Operación
Destilación
Separation of azeotropic mixtures : tools for analysis and studies on batch distillation operation
Separación de mezclas azeotrópicas : herramientas para análisis y estudio de operaciones de destilación por lotes
La separación de mezclas azeotrópicas es un tema de gran importancia, tanto en investigación como a nivel industrial. La técnica más común para la separación de mezclas azeotrópicas es la adición de un tercer componente que permita la separación al arrastrar consigo uno de los componentes originales de la mezcla azeotrópica, permitiendo finalmente la purificación del otro. El desarrollo de alternativas de separación de mezclas azeotrópicas implica un análisis profundo del fenómeno que se presenta, del equilibrio liquido-vapor en el azeótropo y de las no idealidades que se dan en este tipo de mezclas. Este documento presenta un sondeo detallado de los equilibrios de fases para mezclas ternarias, ya que el análisis de éstos ha demostrado ser una de las herramientas más importantes para la predicción y el diseño de las posibles separaciones. La tesis más importante de este documento es que todos los diagramas de fases se pueden clasificar y reducir a unos cuantos tipos de equilibrios que tendrán soluciones muy similares, lo cual permite una significativa reducción en la dificultad del análisis de estos sistemas, así como la posible aplicación de alternativas ya existentes a nuevos problemas, tanto de investigación como a nivel industrial.
Los conceptos planteados por el autor en la primera parte de este documento, basados principalmente en la operación de destilación continua, son luego analizados para la destilación por lotes. En esta parte del documento, se aplica un enfoque en el sistema en estado dinámico y el sistema de control para arreglo de múltiples tanques y destilación extractiva. Finalmente, se presentan implicaciones prácticas de estas aplicaciones y algunos ejemplos a nivel industrial.
Este documento es una tesis de doctorado de autoría de Eva Katrine Hilmen, para obtener su doctorado en el Department of Chemistry de la Faculty of Natural Sciences and Technology de la Norwegian University of Science and Technology, (Trondheim, Noruega, 2000). La tesis se encuentra alojada en el sistema de publicación DiVA (Digital Scientific Archive, Digitala Vetenskapliga Arkivet en sueco), desarrollado por la Uppsala University Library (Uppsala, Suecia), en el cual se hallan varias bases de datos científicas de diferentes universidades de Europa.
Minimum energy requirements in complex distillation arrangements
Requerimientos mínimos de energía en arreglos de destilaciones complejas
Este trabajo se enfoca directamente en arreglo de columnas de destilación acopladas para separaciones de mezclas multicomponentes, en especial en las que se presenta acople térmico. En estos sistemas, también denominados Petlyuk, una de las implementaciones más importantes son los arreglos DWC (Divided Column Wall). Para estos arreglos, se han reportados ahorros de energía de entre 20 y 40% para separaciones de tres componentes, y a pesar de no tener resultados aún para mezclas de más de tres componentes, los resultados de ahorros de energía son muy tentadores para arreglos a nivel industrial.
Este trabajo presenta inicialmente la solución analítica para el mínimo consumo de energía en columnas de destilación directamente acopladas en mezclas multicomponentes. Para este desarrollo, se asumieron volatilidades relativas constantes, presión constante y flujos molares constantes. Estos resultados permitieron al autor establecer puntos clave de la operación de estos sistemas. Se presenta procedimientos de optimización rigurosa, en los cuales se omiten los supuestos ideales que se tuvieron en cuenta en la parte inicial del trabajo. Luego de esto, el trabajo se centra en la optimización y la operación de los sistemas complejo de destilación, lo cual lleva directamente a los sistemas de control de estos. El documento presenta un modelo llamado self-optimizing control, cuya idea principal es, a grandes rasgos, que el sistema de control debe estar basado en las variables que no se tuvieron en cuenta en los pasos de optimización, pero que pueden significar una significativa reducción de los costos de operación de los equipos de destilación.
Este documento es una tesis doctoral preparada por Ivar Johan Halvorsen para obtener su doctorado en el Department of Chemistry de la Faculty of Natural Sciences and Technology de la Norwegian University of Science and Technology (Trondheim, Noruega, 2001). La tesis se encuentra alojada en el sistema de publicación DiVA (Digital Scientific Archive, Digitala Vetenskapliga Arkivet en sueco), desarrollado por la Uppsala University Library (Uppsala, Suecia), en el cual se hallan varias bases de datos científicas de diferentes universidades de Europa.
