APPLICATION OF THE MCCABE-THIELE METHOD BY MEANS OF MATHEMATICAL MODELING IN EXCEL TO DETERMINE THE THEORETICAL STAGES OF A BINARY DISTILLATION (Atena Editora)

Abstract

Este estudio se centra en la simulación de un proceso de destilación binaria de etanol y agua utilizando un modelo desarrollado en Excel, con el objetivo de obtener etanol con una pureza del 90%. La destilación es ampliamente reconocida como uno de los métodos de separación más comunes en la industria química, y el caso del etanol-agua es especialmente relevante debido a sus aplicaciones industriales en la producción de biocombustibles y en la industria farmacéutica. Para la simulación, se partió de una alimentación con un flujo molar de 100 kmol/h, con una composición equimolar de etanol y agua. Utilizando el método de McCabe-Thiele, se elaboró un diagrama de equilibrio que representa la relación entre las composiciones de vapor y líquido en cada fase del proceso. A partir de este análisis, se calcularon las etapas teóricas necesarias y la ubicación óptima del plato de alimentación para maximizar la eficiencia de la columna de destilación. El modelo permitió obtener un destilado con un flujo molar de 75 kmol/h y un residuo de 25 kmol/h. Los resultados indicaron que se requieren 10.6 etapas teóricas para alcanzar la pureza deseada del 90% de etanol en el destilado. La simulación también destacó la importancia de las primeras etapas en el proceso de separación, donde se observa la mayor diferencia en la composición entre las fases vapor y líquido. Este estudio demuestra la viabilidad de utilizar Excel como una herramienta accesible para la simulación de procesos de destilación, especialmente en contextos educativos y de investigación preliminar. Asimismo, se destaca la efectividad del método de McCabe-Thiele en el diseño y análisis de columnas de destilación, ofreciendo resultados que se alinean con los principios teóricos y la práctica industrial.