Método flash etapa por etapa para el cálculo de columnas de absorción

Step-by-step flash method for calculating absorption columns

En este artículo se presenta una estrategia de cálculo etapa por etapa para resolver el modelo de equilibrio aplicado a una columna de absorción. El algoritmo manipula las ecuaciones de la columna agrupándolas en conjuntos correspondientes a cada etapa. Cada grupo es tratado por separado mediante un cálculo de flash. Se trata de una generalización del algoritmo para cascadas de extracción que ahora cubre dos casos más: (a) con recirculación entre las etapas y (b) la posibilidad de varias alimentaciones. Se presentan tres casos de estudio con el relieve puesto en una configuración específica: (a) columna con rehervidor parcial y flujo de calor especificado, (b) columna con varias alimentaciones y (c) columna con recirculación entre las etapas.

INTRODUCCIÓN

Los equipos para los procesos de separación que tienen sus principios en el equilibrio termodinámico entre fases fluidas, como la destilación, la absorción y la extracción en fase líquida, son modelados típicamente como un arreglo de etapas en contracorriente (Henley y Seader, 2006). Para describir una etapa de separación se dispone básicamente de dos modelos generales (Taylor y Krishna, 1993): (a) la etapa teórica de equilibrio y (b) modelos de no equilibrio, donde el más conocido es el de doble película. En el diseño en detalle (determinación del tamaño de los equipos) se emplean los modelos de no equilibrio y la aproximación preliminar se realiza con la etapa teórica de equilibrio. Esto último incluye resolver los siguientes problemas típicos: (a) determinar la máxima separación para un número de etapas especificado, (b) establecer el mínimo número de etapas necesario para lograr cierto grado de separación y (c) buscar las etapas de alimentación.​

En acuerdo con el tratamiento dado al conjunto de ecuaciones de balance de masa, relaciones de equilibrio de fases, suma de composiciones y entalpía (MESH o mass equilibrium sum enthalpy), los algoritmos existentes para la solución se dividen en algunos grupos principales:

Los que manipulan las ecuaciones secuencialmente o por subconjuntos, como en los métodos de (Wang y Henke, 1966) y Theta (Holland, 1981), la suma de los flujos (Burningham y Otto, 1967) y etapa por etapa, como en (Sánchez, Arturo y Cárdenas, 2009).