Análisis de exergía en columnas de destilación

En este trabajo se aplica el análisis de exergía y el cálculo del trabajo perdido para la separación de una mezcla binaria metanol-agua utilizando destilación. Se analizó una sola columna de destilación con varias combinaciones de relación de reflujo y número de platos. Luego, se utilizó la destilación multi-efecto en donde dos columnas de destilación se acoplaron térmicamente por medio de sus valores de presión, para que el vapor de la columna de alta presión al condensarse, sirviera para vaporizar el líquido del fondo de la columna de baja presión. Se analizaron varias combinaciones de presión baja y alta. Finalmente, se analizó una tercera configuración con dos columnas e integración de calor en donde toda la alimentación entró a la columna de baja presión. Se estableció como hipótesis que: La configuración con el menor trabajo perdido, sería la más económica. Para el análisis económico se calcularon los costos de capital (equipo) y los costos de operación (energía) anuales para cada uno de los casos utilizando el criterio económico de costos totales anuales, CTA (TAC, por sus siglas en inglés). De los tres casos en estudio, la configuración más económica sería la que tuviera el menor valor del CTA. Finalmente, se realizó un análisis de exergía calculando el trabajo perdido para las tres configuraciones para verificar o rechazar la hipótesis considerando que aquélla con el menor trabajo perdido era la más económica. Se observó que la combinación de dos columnas, ya sea con alimentación dividida, AD (FS) o la de integración de calor hacia atrás (LSR) presentan los menores trabajos perdidos y, por lo tanto, los menores costos totales anuales, corroborándose la hipótesis propuesta.