4.1.2. Comprobación del balance de materia preliminar

La comprobación del balance preliminar de materia se lleva a cabo mediante la comparación con la distribución que se obtiene para los componentes no clave a reflujo total, ya que ésta proporciona una buena estimación de la separación que se obtendrá para la columna operando a una razón de reflujo finita, comprendida entre el reflujo total y el reflujo mínimo.

Resulta evidente que la distribución de los componentes clave entre el destilado y el residuo ha de ser la misma independientemente de las condiciones de operación de la columna ya que se trata de una especificación del problema. Sin embargo, la distribución de componentes no clave varía dependiendo de que la columna opere a reflujo total, a reflujo mínimo o a reflujo intermedio. Una vez que se conoce Nmín, la ecuación de Fenske permite calcular las fracciones molares x0 y xN para todos los componentes no clave. Como ya se ha dicho, estos valores proporcionan una primera aproximación a la distribución real de los productos cuando se utiliza un número de etapas superior al mínimo y, obviamente, permiten calcular las temperaturas de las etapas de cabeza y de cola, que deberán compararse con los valores estimados utilizados para el cálculo de las volatilidades en la ecuación de Fenske.

Sea i un componente no clave y j el componente HK, y haciendo j = r:

(60)

y sustituyendo fi = di + bi

(61)

o bien

(62)

que dan la distribución de los componentes no clave a reflujo total de acuerdo con la ecuación de Fenske.

Estas composiciones calculadas para el destilado y el residuo a reflujo total deben compararse con las procedentes del balance preliminar de materia que han servido para iniciar los cálculos, permitiendo así el calculo de la volatilidad relativa media necesaria para aplicar la ecuación de Fenske. En caso que se observen discrepancias considerables, deberá reconsiderarse el balance preliminar de materia y repetirse el cálculo de Nmín y, si es necesario, también de la presión de operación.

Icono de iDevice Ejemplo 6

Comprueba el balance preliminar de materia para el desbutanizador de la figura. Supón una presión uniforme de 80 psia (552 kPa) en todo el sistema. El alimento está vaporizado un 13.3%.

 

Observa que los caudales de HK y LK en las corrientes de destilado y producto son ESPECIFICACIONES, mientras que para el resto de los componentes son ESTIMACIONES.

Se supondrá comportamiento de mezcla ideal. De esta manera, para los cálculos del equilibrio líquido-vapor necesarios para estimar las temperaturas de las etapas de cabeza y cola sólo se necesitan datos de las constantes de Antoine para la presión de vapor.