Modelización avanzada de columnas de destilación de operación discontinua

Abstract

La tesis doctoral se compone de dos partes fundamentales: El desarrollo teórico de un modelo de simulación para la destilación discontinua y la validación de este mediante experimentos hechos en una planta piloto de destilación discontinua. <br/>La parte teórica se divide en la parte de desarrollo del modelo y en la parte de la implementación del modelo en un programa de simulación. El nuevo modelo desarrollado es un modelo de transferencia de materia que se distingue de los desarrollos anteriores por su capacidad de contemplar la cinética de la transferencia de materia tal como la hidrodinámica. La incorporación de efectos hidrodinámicos se basa principalmente en la observación de diferentes geometrías de contacto en una columna de platos perforados. Estas geometrías de contacto son canales de vapor y burbujas. En caso de las burbujas se distingue entre grandes y pequeñas con diferentes propiedades hidrodinámicas. De esta forma el modelo contempla tres diferentes clases de vapor, dos clases de vapor de desequilibrio y una de equilibrio (burbujas pequeñas). Para las clases de vapor de desequilibrio se calcula explícitamente los caudales de materia que traviesen la interfase basándose en la teoría de Maxwell-Stefan de transferencia de materia multicomponente. <br/>La parte experimental se divide en la parte de diseño de la columna usada en una planta piloto y en la de la realización de los experimentos. El diseño de la columna tiene como objetivo la obtención de un medio de validación del nuevo modelo desarrollado. Por tanto está equipado con un gran número de sensores de temperatura, de presión y de tomas de muestra. También la realización de los experimentos se adapta al fin de la validación del modelo, ya que la frecuencia de toma de muestra y de capturación de señales de temperatura es elevada. <br/>La memoria de la tesis contiene una comparación amplia de los resultados experimentales con los de la simulación. Estas comparaciones demuestran una determinada superioridad del modelo desarrollado sobre desarrollos anteriores.