Destilación con Acoplamiento Térmico

José Antonio Caballero

Departamento de Ingeniería Química. Universidad de Alicante

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INTRODUCCIÓN

Los problemas relacionados con el desarrollo sostenible fomentan la búsqueda de soluciones que incluyan un uso eficiente de la energía. La destilación consume aproximadamente el 3% de la energía consumida a nivel mundial (1). que es equivalente a unos 2.87 1018 J/año (91GW o a unas 54 millones de toneladas de petróleo por año). Y sin embargo, a pesar de que la destilación tiene una eficiencia energética muy baja (proporciona calor en la caldera para acto seguido enfriar en el condensador) ha sido, y muy probablemente continúe siendo, durante bastantes años más la técnica de separación más ampliamente utilizada, (aproximadamente el 90% de todas las operaciones de recuperación y purificación son destilaciones) lo que justifica que la destilación sea una de las operaciones unitarias más estudiadas en toda la historia de la industria química. Un dato que pone de manifiesto la importancia de la destilación es que sólo en Estados Unidos existen más de 40000 columnas de destilación (2).

Así pues, cualquier sistema que permita ahorros de energía en el diseño de procesos de destilación tendrá un impacto enorme sobre el consumo energético global y por lo tanto económico y medioambiental. La simple integración de energía entre las diversas columnas (fijando las presiones de manera que el calor que debe ser eliminado de un condensador se pueda utilizar en la caldera de otra) o con el resto del proceso ha producido ahorros energéticos (y por lo tanto de coste total) importantes (3, 4). Sin embargo, las posibilidades de integración entre columnas o con el resto del proceso son a menudo limitadas (5). Otros sistemas como los ciclos de re-compresión de vapor (bombas de calor) son útiles en algunas circunstancias, pero en general se debe ser muy cuidadoso con el aumento de los costes de inversión, sobre todo en los compresores- que podría hacer que el beneficio en el ahorro energético no compensase la inversión necesaria.

Las columnas con acoplamiento térmico suponen una extensión a los sistemas de secuencias de columnas convencionales para mejorar la eficacia energética, y que permiten importantes ahorros energéticos y en ocasiones también de inversión. Además, los diseños mixtos acoplamiento térmico – integración energética introducen posibilidades de ahorros extra de energía importantes sobre los sistemas sólo con acoplamiento térmico o que consideran sólo integración de energía. Aunque hoy en día sólo se tienen en cuenta alguna, entre el enorme número de posibilidades que proporcionan las secuencias de columnas de destilación con acoplamiento térmico, no sería extraño que en una economía globalizada como la actual donde los aspectos energéticos y los medioambientales relacionados tienen cada vez más importancia, la destilación con acoplamiento térmico pueda llegar a tener una gran importancia.

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Referencias

1.- Soave, G.; Feliu, J. A., Saving energy in distillation towers by feed splitting. Applied Thermal Engineering 2002, 22, (8), 889.

 2.- Humphrey, J., Separation processes: playing a critical role. Chemical Engineering Progress 1995, 91, (10), 43-54.

3.- Westerberg, A. W., Synthesis In Engineering Design. Computers & Chemical Engineering 1989, 13, (4-5), 365-376.

4.- Emtir, M.; Mizsey, P.; Rev, E.; Fonyo, Z., Economic and controllability investigation and comparison of energy-integrated distillation schemes. Chemical And Biochemical Engineering Quarterly 2003, 17, (1), 31-42.

5.- Emtir, M.; Rev, E.; Fonyo, Z., Rigorous simulation of energy integrated and thermally coupled distillation schemes for ternary mixture. Applied Thermal Engineering 2001, 21, (13-14), 1299-1317.

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