Análisis de una Columna de Destilación con Extracción Lateral

Balance de Materia

El alcohol que sale de la corriente lateral es el 30% del que entra con la alimentación:

E = 0.3 * A * x_a

E = 0.3 * 100 * 0.207 = 11.5 kmol/h

Las corrientes de destilado (D) y residuo (R) se obtienen del balance global:

100 = D + R + 11.5

100 * 0.207 = D * 0.742 + R * 0.020 + 11.5 * 0.54

D = 17.62 kmol/h

R = 70.88 kmol/h

El líquido recirculado a la columna como reflujo (L_d) y el vapor que la abandona por su cabeza (V_d) serán:

L_d = r * D = 2 * 17.62 = 35.24 kmol/h

V_d = L_d + D = D * (r + 1) = 17.62 * 3 = 52.86 kmol/h

No se afecta la corriente de vapor que circula a lo largo de la columna:

V_n = V_e = V_d = 52.86 kmol/h

El caudal que circula por la columna entre la extracción lateral y el plano de alimentación es:

L_e = L_d - E = 35.24 - 11.5 = 23.74 kmol/h

Rectas de Operación

Las diferentes rectas de operación en los distintos tramos de la columna son:

Entre la extracción lateral y la cabeza de la columna:

y = (r / (r + 1)) * x + (D / (r + 1))

y = 0.667 * x + 0.247

Entre el plato de alimentación y la extracción lateral:

y = (E / V_d) * x + (D * X_d - E * x_e) / V_d

y = 0.22 * x + 0.365

La recta de agotamiento se construye uniendo el punto de la diagonal (X_r) con el de corte de la recta anterior con la de la alimentación (q_a). Entonces, X_a = 0.207.

Etapas Teóricas

El número de etapas teóricas se obtiene al trazar los escalones entre las tres rectas y la curva de equilibrio. Entonces, el número de etapas teóricas es N_et = 8 (7 platos + caldera).

El plato de alimentación es el 6 desde la cabeza, mientras que la extracción lateral se realiza por el plato 3 desde la cabeza.