Simulación del comportamiento hidráulico en platos perforados para la destilación de mezclas binarias mediante CFD Simulation of hydraulic performance in sieve trays for distillation of binaries mixtures by CFD

Resumen

Resumen
Las herramientas computacionales para la aplicación de la dinámica computacional de fluidos (CFD) al estudio de diversos sistemas han visto incrementado su uso y rendimiento en los últimos años, principalmente en lo que se refiere a aplicaciones en el diseño y simulación de los equipos industriales. En este trabajo se hace uso de estas herramientas para realizar una simulación del comportamiento hidráulico de una mezcla binaria en un plato perforado de destilación, usando para ello los paquetes comerciales de CFD Fluent v6.2.16 y Gambit v2.2.30. Se aprovechan las herramientas de Fluent para visualizar los efectos en la hidrodinámica que resultan al cambiar los factores físicos del plato, como pueden ser las dimensiones de los vertederos y el número y tamaño de las perforaciones del plato. Las simulaciones se realizan cambiando un factor a la vez dentro de un rango de valores. De esta manera se obtiene una serie de imágenes que permite visualizar los cambios ocurridos en el comportamiento del líquido y obtener al final una comparación con valores similares a los que se tienen en una columna industrial. El caso de estudio para este trabajo es un plato perforado de una columna de destilación que separa 5 kmol/h de una mezcla de n-pentano y n-hexano.
Abstract
The usefulness of the Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques for the study of several industrial systems has increased in recent years, both in the variety of applications and the efficacy of the analysis, especially regarding the design and simulation of industrial equipment. In this work, these tools are used to simulate the hydrodynamic behavior of a binary mixture in a distillation sieve tray, using the commercial CFD software Fluent V6.2.16. The visualization of the hydrodynamic effects resulting from the change in the physical characteristics of the tray, such as the weir height and the size and number of the tray perforations, taking advantage of these tools, is carried out. The simulations were performed changing one parameter at a time within a predefined range of values. In this way, a set of images illustrating the changes on the liquid behavior is presented. This will allow us to compare them with similar results obtained in industrial columns. As a case of study, a distillation sieve tray that separates 5 kmol/h of a pentane - hexane mixture is presented.