CASOS ESPECIALES DEL MÉTODO

MCCABE THIELE

Prof. Ing. Yolimar Fernández

MCC

AB

E

TH

IELE

CONTENIDO

CASOS ESPECIALES DEL MÉTODO McCABE - THIELE

- COLUMNAS DE AGOTAMIENTO

- COLUMNAS DE ENRIQUECIMIENTO

- COLUMNAS DE INYECCIÓN DIRECTA DE VAPOR

- COLUMNAS DE MÚLTIPLES SALIDAS LATERALES

- COLUMNAS DE ALIMENTACIONES MÚLTIPLES

EJERCICIOS PROPUESTOS

REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS.

MCC

AB

E T

HIE

LE

COLUMNA DE AGOTAMIENTO

Lín

ea

de

45°

Bx Fx

qdeLínea1

1

Dy

Bm

mm

mm x

V

Bx

V

Ly

111

Línea operación de la sección de agotamiento

Líquido saturado, q = 1. FLm

Líquido subenfriando, q > 1

FqLm .

Se utilizan cuando no se necesita un producto de

tope muy puro.

MCC

AB

E

TH

IELE

COLUMNA DE ENRIQUECIMIENTO

Línea operación de la sección de enriquecimiento

FVD

DxRx

R

Ry

1

1

1

Dx

y

Lín

ea

de

45°

Fx

qdeLínea

Vapor saturado, q = 0

Vapor sobrecalentado, q < 0 11

q

xx

q

qy F

Se utilizan cuando no se necesita un producto de fondo

muy puro.

MCC

AB

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INYECCIÓN DIRECTA DE VAPOR

Cuando estamos destilando una solución acuosa de un compuesto A más volátil y agua B, el calor requerido podemos suministrarlo inyectando directamente vapor abierto al fondo de la columna. En este caso NO se necesita rehervidor.

WDSF Balance total de masa

Balance de masa por componente

(A)WDF xWxDxF ...

Línea de operación :

Wmm xS

Wx

S

Wy 1

MÚLTIPLES ALIMENTACIONES Y SALIDAS LATERALES

Las columnas complejas se caracterizan por disponer de una o varias corrientes de entrada de alimento y/o de una o varias corrientes de extracción de producto, apareciendo como consecuencia nuevos sectores, uno por cada alimento nuevo o corriente extractiva nueva, distintos a los que tendríamos en una columna convencional, de enriquecimiento y agotamiento.

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Estas columnas son útiles en los casos en que una pequeña cantidad de un contaminante volátil está presente en la alimentación; en este caso el producto de tope es el contaminante y el producto lateral es el producto deseado. En ocasiones, alimentaciones de composición diferente pueden ser fraccionadas mas eficientemente introduciéndolas en puntos diferentes en la columna. No son comunes en sistemas binarios y el uso del diagrama McCabe-Thiele es útil para el entendimiento de los principios de operación de estas columnas (Maddox, R.; Hines, A., 1985)

MÚLTIPLES SALIDAS LATERALES

La corriente líquida lateral altera la velocidad del líquido que está por debajo y también afecta al balance de materia y la línea de operación en la porción media entre los platos de alimentación y la corriente líquida lateral.

V

Dxx

V

LyDxLxVy D

DLv

MCC

AB

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Entorno I

Entorno II

´´

´´´

´´

V

PxDxx

V

LyPxDxxLyV PD

PDLv

´´´´

´´´´´´

´´´´

V

Bxx

V

LyBxýVxL B

BVL

Entorno III

Entorno IV 11

q

xx

q

qy F

MÚLTIPLES SALIDAS LATERALESM

CC

AB

E

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IELE

Representación de múltiples salidas laterales en el Método McCabe Thiele

Fuente: Guía de estudio de la Ing. Zoraida Carrasquero

MÚLTIPLES ALIMENTACIONES Si se desea fraccionar dos soluciones de concentraciones diferentes para obtener los mismos productos, las dos soluciones podemos manejarlas en el mismo fraccionador. Cada una de esas alimentaciones introducidas las consideraremos por separado (como si ninguna de ellas “SUPIERA” de la presencia de la otra.

MCC

AB

E

TH

IELEEntorno I

V

Dxx

V

LyDxLxVy D

DLv

Entorno II

´´

´´´ 1

1´´

V

FxDxx

V

LyFxDxxLyV FD

FDLv

Entorno III

´´´´

´´´´´´

´´´´

V

Bxx

V

LyBxýVxL B

BVL

Entorno IV 11

q

xx

q

qy F

MÚLTIPLES ALIMENTACIONESM

CC

AB

E

TH

IELE

Representación de múltiples alimentaciones laterales en el Método McCabe Thiele

Fuente: Guía de estudio de la Ing. Zoraida Carrasquero

EXTENSIÓN DEL DIAGRAMA MCCABE THIELEM

CC

AB

E

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Kister extiende el diagrama McCabe-Thiele a columnas con múltiples alimentaciones, múltiples salidas de productos, múltiples puntos de remoción o adición de calor y algunas combinaciones de estas.

MCC

AB

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IELE

1.Una mezcla Benceno – Tolueno de composición 0,15 fracción molar de Benceno se introduce como alimentación por el plato superior de una columna de agotamiento, obteniéndose como producto de cola Tolueno, con una composición igual a 0,98 en fracción molar. Determínese la composición de los vapores procedente de la columna y el número de platos teóricos necesarios, si la alimentación entra como líquido a su temperatura de ebullición y la composición de los vapores ha de ser el 90% de su valor máximo

EJERCICIOS PROPUESTOS

2. Trataremos en una columna fraccionada continua una disolución acuosa de etanol a fin de desdoblarla en tres fracciones con 80, 70 y 5% en moles de etanol. Se dispone de un flujo de alimentación de 7470 Kg/h con una composición del 35% en peso de etanol a una temperatura de 80ºC. La columna opera con vapor directo y con una relación de reflujo en la columna igual a 3,5.

Determinemos:(a) El esquema del proceso.(b) El número de platos necesarios para obtener 940 Kg/h de la

disolución al 70%.(c) El plato en que introducimos la alimentación.(d) El flujo de vapor necesario para la separación (S).(e) La relación R/Rmin.(f) ¿Podríamos efectuar la separación si la alimentación entrara a su

temperatura de rocío? Explique.Datos adicionales:Calor latente de la mezcla alimentada = 452 kcal/kgCapacidad calorífica de la mezcla líquida = 0,85 kcal/kg.ºCCapacidad calorífica de la mezcla vapor = 0,40 kcal/kg.ºC

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COULSON, J.M. y J.F. RICHARDSON. “Ingeniería Química. Tomo II. Operaciones básicas”. Editorial Reverté, Barcelona, 1988.

GEANKOPLIS C. “Procesos de transporte y Operaciones Unitarias” . Editorial Continental, S.A. 3era Edición . México 1998.

OCON J Y TOJO G. “Problemas de Ingeniería Química”. Tomo II. Madrid España. 1980.

MCCABE, W., “Operaciones unitarias de ingeniería química”. La Habana, Edición Revolucionaria, 1979.

TREYBAL, R. “Operaciones de Transferencia de Masa”. Editorial McGRAW-HILL. 3a edición. México, 1998.

BIBLIOGRAFÍA