Published

1993-01-01

Propuesta numérica para el cálculo de columnas complejas en la destilación de multicomponentes

Keywords:

Destilación de multicomponentes, Algoritmo de Thomas, Modelos matemáticos, Análisis numérico, Columnas complejas, Método de Muller, Método mejorado de memoria (es)
Multicomponent distillation, Thomas algorithm, Mathematical models, Numerical analysis, Columns complex, Muller method, Enhanced memory method (en)

Downloads

Authors

  • Hermes A. Rangel Jara Universidad Nacional de Colombia
  • Jorge E. Linares Rodríguez Universidad Nacional de Colombia

En este artículo se propone y desarrolla un método numérico compacto y numéricamente estable para la solución de la distribución de los productos en una destilación de multicomponentes en columnas complejas. El método riguroso desarrollado utiliza el algoritmo de Thomas en la resolución de la matriz tridiagonal - NT - resultante de la linealización de las ecuaciones del balance de materia y un método mejorado de memoria - IMM - para el cálculo del perfil mejorado de temperatura en la columna y que se utiliza como contraste para la convergencia del proceso iterativo. Éste se inicializa con un perfil de flujo de vapor y un perfil lineal de temperatura. En la fase inicial se emplea un método mejorado de memoria para la caracterización de las corrientes de alimentación a la columna. Al final se presentan algunas comparaciones que muestran la bondad de las técnicas numéricas propuestas en la formulación del problema. Adicionalmente se determinó un parámetro de relajación que optimiza el proceso iterativo.

References

Amundson, N.R., Pontinen, A.J., Multicomponent distillation calculations on a large digital computer. Ind.

Eng. Chem. 50, 730-736, 1958.

Angel, S., Marmur, A., Kehat, E. Comparison of methods of prediction of vapor-liquid equilibria and enthalpy in a destilation simulation program. Computers & Chemical Eng., Vol. 10, No. 2, 169, 1986.

Carnahan, B., Luther, A. Applied Numerical Methods. Wiley, J. O., 1969.

Conte, S.D., De Boor, C. Análisis numérico elemental. Edit. McGraw-Hill. Segunda Edición, 1974.

Friday, J.R., Smith, B.D. An analysis of the equilibrium stage separations problem. Formulation and convergence. AIChEJ., 10, 698, 1964.

Goldstein, R.P., Stanfield, R.B. Flexible method for the solution of distillation design problems using the Newton-Raphson technique. Ind. Eng. Chem. Des. Develop., Vol. 9, No. 1, January, 1970.

Henley, J.E., Seader, J.D., Operaciones de separación por etapas de equilibrio en ingeniería química. Editorial Reverté, 1988.

Hildebrand, F.B., Introduction to Numerical analysis. Second Edition. McGraw-Hill, 1974.

Holland, C.D. Fundamentos de destilación de mezclas multicomponentes. McGraw-Hill. Book Co., Ed. Limusa, 1988.

Lewis, W.K., Matheson, G.L., Ind. Eng. Chem., 24, 496-498, 1932.

Pang, T., Knopf, F.C. Numerical analysis of single variable problems with the use of continued fractions. Computers & Chemical Eng., Vol. 10, No. 1, 87, 1986.

Rangel, H.A., Spinel, J.E. Cálculo numérico mejorado de una vaporización instantánea. Caso generalizado de una mezcla de hidrocarburos ligeros. Ingeniería e Investigación. No. 22, Vol. 6, No. 3, 1er trimes. 1991.

Rose, A., Sweeny, F., Verle, N.S. Continuous distillation calculations by relaxation method. Ind. Eng. Chem., 50, 737, 1858.

Shacham, M. An improved memory method for the solution of a nonlinear equation. Chem. Eng. Sc. 44, p. 1495, 1989.

Shacham, M., Kehat, E. An iteration method with memory for the solution of a nonlinear equation. Chem. Eng. Sc. 27, 2099, 1972.

Thiele, E.W., Geddes, R.I., Ind. Eng. Chem. 25, 290, 1933.

Wang, J.C., Henke, G.E., Tridiagonal matrix for distillation. Hydrocarbon Processing, 45, 155-163, 1966.

License

Copyright (c) 1993 Hermes A. Rangel Jara, Jorge E. Linares Rodríguez

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

The authors or holders of the copyright for each article hereby confer exclusive, limited and free authorization on the Universidad Nacional de Colombia's journal Ingeniería e Investigación concerning the aforementioned article which, once it has been evaluated and approved, will be submitted for publication, in line with the following items:

1.    The version which has been corrected according to the evaluators' suggestions will be remitted and it will be made clear whether the aforementioned article is an unedited document regarding which the rights to be authorized are held and total responsibility will be assumed by the authors for the content of the work being submitted to Ingeniería e Investigación, the Universidad Nacional de Colombia and third-parties;

2.    The authorization conferred on the journal will come into force from the date on which it is included in the respective volume and issue of Ingeniería e Investigación in the Open Journal Systems and on the journal's main page (https://revistas.unal.edu.co/index.php/ingeinv), as well as in different databases and indices in which the publication is indexed;

3.    The authors authorize the Universidad Nacional de Colombia's journal Ingeniería e Investigación to publish the document in whatever required format (printed, digital, electronic or whatsoever known or yet to be discovered form) and authorize Ingeniería e Investigación to include the work in any indices and/or search engines deemed necessary for promoting its diffusion;

4.    The authors accept that such authorization is given free of charge and they, therefore, waive any right to receive remuneration from the publication, distribution, public communication and any use whatsoever referred to in the terms of this authorization.