A Short Note on Steady State Behaviour of a Petlyuk Distillation Column by Using a Non-Equilibrium Stage Model

Authors


Abstract

A Petlyuk distillation column, considering equilibrium and non-equilibrium stage models, was studied. Rigorous simulations were conducted using Aspen Plus™ RATEFRAC Module for the separation of ternary mixtures. According to the equilibrium model, the energy-efficient design of the Petlyuk column requires that the intermediate component be extracted from the maximum point in the composition profile in the main column. It was found that, for the intermediate component, mass transfer occurs from the vapour to the liquid phase from the top of the column to the stage where the side stream is extracted, from this point mass transfer occurs in the opposite direction. This point, considering the non-equilibrium model, corresponds to the stage in which the net mass transfer rate is zero. For the case of two segments per stage, it was found that the heat duties predicted by the equilibrium model are significantly lower than those obtained by using the non-equilibrium model, which is consistent with previous reported results. However, it is important to say that despite the higher energy duty predicted by the non-equilibrium model; both models predict significant energy savings.

Abstract

On a étudié une colonne de distillation de Petlyuk en considérant des modèles d'étage en équilibre et hors équilibre. Des simulations rigoureuses ont été menées au moyen du module RATEFRAC d'Aspen Plus™ pour la séparation de mélanges ternaires. Selon le modèle en équilibre, une conception énergétiquement efficace de la colonne Petlyuk nécessite que le composant intermédiaire soit extrait du point maximum du profil de composition dans la colonne principale. On a trouvé que, pour le composant intermédiaire, le transfert de masse se produisait de la vapeur vers le liquide de la tête de la colonne jusqu'à l'étage où le courant secondaire est extrait; à partir de ce point le transfert de masse se produit dans la direction opposée. Ce point, en considérant le modèle hors équilibre, correspond à l'étage où le taux de transfert de masse net est nul. Dans le cas où il y a deux segments par étage, on a trouvé que les rendements thermiques prédits par le modèle en équilibre étaient significativement plus faibles que ceux obtenus à l'aide du modèle hors équilibre, ce qui est cohérent avec les résultats existants. Cependant, il est important de préciser que malgré le rendement énergétique plus élevé prédit par le modèle hors équilibre, les deux modèles fournissent des économies d'énergie significatives.

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