Modelo y simulación de una columna de destilación multicomponente para el fraccionamiento de una mezcla sintética de hidrocarburos utilizando el método riguroso de Wang-Henke en Matlab.

Abstract

El presente trabajo de titulación pretende modelar y simular una columna de destilación fraccionada de una mezcla de 11 hidrocarburos ligeros encontrados en la nafta virgen. Para determinar la composición y temperatura en cada etapa, se empleó el algoritmo de Wang-Henke, el cual estima dichos valores mediante el desarrollo simultáneo de ecuaciones formadas a lo largo de las etapas de separación. En este algoritmo se puede especificar las ecuaciones de balances de masa, energía y fracciones molares del líquido, pero no el equilibrio de fases, por lo que se empleó el algoritmo de BUBL T (cálculo del punto de burbuja a presión y fracción de líquido conocida) el cual determina la composición del vapor y la temperatura de cada etapa. Para la resolución de las ecuaciones se empleó el software computacional Matlab, el cual permitió determinar de forma simultánea los valores de estimación en cada etapa hasta el punto de convergencia, el cual se estableció al 1% de error con respecto a la temperatura. Al finalizar este proceso, se desarrolló un estudio de ingeniería de detalle para dimensionar la columna, mostrando el costo de fabricación, la eficiencia de la torre, diámetro, altura, peso, espesor y tipo de plato requerido para el fraccionamiento de estos hidrocarburos. Para validar los resultados obtenidos se comparó los datos con el software comercial Aspen Hysys, arrojando una diferencia menor al 5% con respecto a la composición de vapor y temperatura, pero aumentando significativamente al incrementar el número de etapas y elevando la presión del sistema.