Cálculo del número etapas teóricas en destilación continua para sistemas binarios, método combinado; McCabe-THIELE y SOREL-LEWIS, utilizando hoja de cálculo excel en la FIQ-UNAP

Abstract

El objetivo general del proyecto es, calcular el número de etapas teóricas en destilación continua para sistemas binarios, empleando el método combinado: Mc Cabe-Thiele y Sorel Lewis, utilizando hoja de cálculo Excel en la FIQ-UNAP. Además el presente trabajo contribuye a innovar el cálculo de etapas teóricas de columnas de destilación, utilizando una potente herramienta de cálculo, como es el Excel. En el Capítulo I, se menciona la importancia de los datos termodinámicos para el diseño de equipos o análisis de columnas de destilación, indicando la importancia de esta operación, para lo cual es importante conocer los datos del equilibrio líquido vapor, sobre todo se debe conocer la constante de equilibrio y la volatilidad relativa de los componentes a separar, se hace mención a sistemas ideales y no ideales y la forma como estos se desvían de la ley de Raoult, asi como la temperatura, presión, composición; tienen efecto sobre los valores de la constante de equilibrio y la volatilidad relativa. Además se menciona la formación de azeótropo (mezclas de punto de ebullición constante), con punto de ebullición mínimo y máximo. En el Capítulo II, se explica brevemente el equilibrio líquido vapor, el comportamiento cualitativo, así como el equilibrio homogéneo y heterogéneo; asimismo, se mencionan las ecuaciones de estado, indicando que cuando se va a diseñar equipos, se debe tener en cuenta datos de entalpía, densidades, relaciones de equilibrio entre fases. En el Capítulo III, se introduce el concepto de destilación, mencionando los dos métodos, como son: destilación simple y destilación con sistema de rectificación (sistema con reflujo), además se indica las herramientas necesarias para la destilación binaria, así como para la destilación de mezclas multicomponentes; siendo estos: Datos de equilibrio líquido-vapor, balance de materia, balance de energía; también se mencionan los métodos para calcular gráficamente el número de platos ideales, como son el Método McCabe-Smith y el método Ponchon-Savarit: además se menciona el método Sorel Lewis, para el cálculo analítico de multietapas, basándose en el cálculo piso a piso, composiciones y entalpías; que corresponden a las dos corrientes que salen de cada piso, mediante el empleo alternativo de loa balances de materia y energía y de las relaciones de equilibrio. En el Capítulo IV, se realiza el cálculo del número de etapas, utilizando hoja de cálculo, indicando los pasos analíticos, según el método Sorel Lewis; para esto se emplean funciones lógicas, como son: Función lógica SI y función lógica Y. En el Capítulo V, se realiza la aplicación práctica para calcular el número de etapas teóricas en destilación para sistemas binarios, utilizando el método combinado: Mc Cabe Thiele y Sorel Lewis; se escogió el sistema Benceno Tolueno, por no presentar desviación de la ley de Raoult, es decir no hay formación de azeótropo; se inicia con los datos de equilibrio, se elabora el diagrama de flujo en hoja Excel, se realiza el balance de materia; realizamos el ajuste de los datos de la curva de equilibrio, calculamos la intersección de las líneas de ambas secciones (agotamiento y rectificación), con la línea de alimentación y, representamos el número de etapas teóricas, empleando las funciones lógicas de Excel, asi como las composiciones en cada etapa.