Tesis:
Nuevo procedimiento generalizado de cálculo de columnas complejas de destilación para mezclas con múltiples componentes por integración de magnitudes termodinámicas. Aplicaciones industriales
- Autor: TELLEZ DE PERALTA, Antonio
- Título: Nuevo procedimiento generalizado de cálculo de columnas complejas de destilación para mezclas con múltiples componentes por integración de magnitudes termodinámicas. Aplicaciones industriales
- Fecha: 1973
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: SIN DEPARTAMENTO DEFINIDO
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: MIRO CHAVARRIA, Juan
- Resumen: El trabajo que se presenta corresponde a más de dos años de estudio e investigación para conseguir un modelo matemático generalizado que permitiese resolver el problema que se presenta a la hora de simular columnas de destilación con múltiples componentes, debido a las numerosas iteraciones que suelen ser necesarias para resolver el sistema de ecuaciones no lineales que identifica a las columnas de destilación en régimen estacionario. Son muy variados los procedimientos de cálculo propuestos para resolver el sistema de ecuaciones antes mencionados. Todos ellos están enfocados, debido al volumen de cálculos necesarios, hacia la introducción en ordenadores digitales. Sin embargo, caso todos ellos suelen conducir a una acumulación de errores, que en caso de superfraccionadores o de columnas complejas de destilación, originan inseguridad en el sistema de convergencia e incluso pueden conducir a resultados que se apartan de la realidad. A medida que se procede a iterar, las condiciones de operación de cada etapa en las columnas varían, lo que obliga a obtener nuevos valores de las magnitudes termodinámicas que intervienen en el proceso, como son las constantes de equilibrio líquido-vapor y las entalpías. Ambas magnitudes suelen haberse supuesto independientes de la composición de la mezcla, particularmente la primera. Por ello los procedimientos desarrollados para el cálculo de columnas suelen incluir como datos de partida unos coeficientes que corresponden a un polinomio que permite obtener el valor de la constante de equilibrio en función exclusiva de la temperatura, para una presión constante en toda la columna. Estos coeficientes proceden del ajuste de dicho polinomio a partir de datos leídos en gráficos basados en el criterio de la presión de convergencia, magnitud que pretende tener en cuenta la composición de la mezcla. Dado que, en toda columna de destilación, existen tantas mezclas con distinta composición como etapas en la columna, es evidente que la suposición de presión de convergencia constante para la columna, no es más que una aproximación hacia la resolución del problema. Sin embargo existen muchas mezclas que contienen componentes ligeros que hacen que la suposición de presión de convergencia constante en todas las etapas de la columna, esté muy lejos de la realidad, como ocurre, por ejemplo, cuando existe hidrógeno. Resulta en consecuencia que aunque el procedimiento de cálculo que se utilice sea correcto, aparecen unos errores debido a las magnitudes termodinámicas que intervienen en el mismo y por lo tanto una solución no correcta. En el procedimiento que se propone, se han eliminado todos los inconvenientes anteriormente apuntados y además se acelera la convergencia del sistema. En efecto, al utilizarse una modificación del método de Crout para resolver el sistema de ecuaciones no lineales que constituye el modelo de la columna se elimina la acumulación de errores y se resuelve simultáneamente el balance de materia para cada componente, lo que evita iteraciones de comprobación. Además, se calculan las magnitudes termodinámicas que intervienen en el proceso en las condiciones específicas de presión, temperatura y composición en cada etapa e iteración mediante una nueva correlación de cálculo de constantes de equilibrio líquido-vapor y de entalpías, con lo que no solo se eliminan los errores ocasionados por datos aproximados o incorrectos, sino que se simplifican los datos necesarios de una forma considerable por partirse de magnitudes termodinámicas conocidas. En adición, se ha previsto la posibilidad de tratar componentes poco corrientes e incluso fracciones de petróleo lo que hace que el procedimiento presente un gran interés industrial. La convergencia se basa en la utilización de una modificación del método de Múller que es más rápido y seguro que los métodos convencionales que se vienen utilizando. El nuevo procedimiento de cálculo se ha recogido en un programa de ordenador que ha servido para probar la fiabilidad del mismo con distintas columnas sacadas de las literatura e incluso de plantas industriales