Clase Introductoria. Contenido

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1 Univeridad de Lo Ande Facultad de Ingeniería Ecuela de Ingeniería Química Dpto. de Operacione Unitaria y Proyecto Clae Introductoria Prof. Jeú F. Ontivero Contenido De qué trata ete curo? Prof. Jeú F. Ontivero O. Ingeniería Química. Campo de la Ing. Química. Operacione Unitaria. Operacione Unitaria III. Proceo de Separación Definición, Agente de Separación, Separacione Mecánica, Separacione controlada por la Velocidad, Separacione al equilibrio, Factor de Separación. Breve Repao Equilibrio Químico. Regla de la Fae. Deviacione de la idealidad. ELV. 2 1

2 De qué trata ete curo? Ingeniería Química La ingeniería química trata de proceo indutriale en lo que la materia prima e tranforman o eparan en producto útile. [1] Cuál e el campo de la ingeniería química? Indutria (farmacéutica, refinación, petroquímica, alimento, ) en cai cualquier área (control e intrumentación, invetigación y dearrollo, proceo, etc.) Variedad y Complejidad de Proceo Químico Un campo amplio pero Variedad=Complejidad Impoible un etudio de cada uno 3 Prof. Jeú F. Ontivero O. Qué hacer? Aunque hay mucho proceo, cada uno de ello e puede dividir en etapa denominada operacione y éta e repiten en todo ello. Operacione Unitaria Operacione Unitaria Ditinta etapa con técnica y principio comune en la que e divideid el etudio de la ingenieríai química. Un etudio de la operacione unitaria debe coniderar lo principio técnico y lo aparato utilizado. [1] 4 2

3 Lo producto del reactor de FCC e eparan en varia corriente Fig 1. Equema implificado de unidad de FCC [2] 5 La anilina y el agua e eparan Fig 2. Diagrama de flujo del proceo: hidrogenación de Nitrobenceno para Anilina 6 3

4 Proceo de Separación Generalidade Agente de Separación Alimentación Corriente 1 i, j Equipo de Separación Corriente 2 La corriente 1 y 2 difieren en compoición [3] Que tipo de proceo de eparación eiten? Separacione Mecánica Separacione donde eite tranferencia de maa P. S. Equilibrio ( Corriente 1 y 2 en Fae diferente) P.S. controlado por la velocidad. (corriente 1 y 2 en la mima fae) 7 Proceo de Separación Mecánica [3] Sedimentación Alimentación : Sólido + Líquido Agente de Separación : Gravedad Producto : Líquido clarificado + Sólido Fig. 3 Sedimentadore de Planta de Tratamiento de Agua Reiduale Indutriale Ciclón Alimentación : Ga + Sólido o Líquido Agente de Separación : Flujo (inercia) Producto : Ga + Sólido o Líquido Fig. 4 Ciclón 8 4

5 Proceo de Separación controlado por la velocidad [3] Fig. 5 Batería de Ultrafiltración para tratar efluente Ultrafiltración Alimentación : Líquido con material coloidal. Agente de Separación : Membrana y Delta de Preión. Producto : Do fae líquida (Permeado y Retentato) Diálii Alimentación : Líquido Agente de Separación : Membrana Producto : Do fae líquida (Permeado y Retentato) Fig. 6 Equipo de diálii en un hopital. 9 Proceo de Separación de Equilibrio [3] Detilación Alimentación : Líquido o Vapor Agente de Separación : Calor Producto : Líquido + Vapor Fig. 7 Unidad de Detilación Atmoférica y al Vacío de Refineria de Petróleo. Fig. 8 Torre de Aborción de Amoníaco. Aborción Alimentación : Ga Agente de Separación : Líquido no volátil. Producto : Líquido + Vapor 10 5

6 Eiten múltiple proceo de eparación, entre ello evaporación, critalización, deorción, etracción líquido-líquido, adorción, intercambio iónico, liiviación, ecado, flotación, cromatografía, pervaporación, electroforei, ultracentrifugación, precipitación electrotática, Cuale proceo de eparación e etudian en Operacione III y IV? 11 Prof. Jeú F. Ontivero O. Operacione Unitaria I (5to Semetre) Operacione Unitaria II (6to Semetre) Operacione Unitaria III (7mo) Proceo de Separación: Detilación. Etracción Líq-Líq Aborción. Operacione Unitaria IV (7mo) Proceo de Separación : Critalización. Humidificación Secado. Evaporación.Adorción Cálculo de Reactore (7mo) Cinética Química. Reactore. Tipo. Dieño en condicione Iotérmica y adiabática 12 6

7 Factor de Separación Sea un proceo de eparación donde una alimentación F con do componente i y j, e epara en do corriente 1 y 2. Se define el Factor de eparación como: [3] α ij = i1 i2 j1 j2 = i1 j1 j2 i2 ij α > 1 ij α = 1 ij α < 1 No hay eparación Se puede definir un factor de eparación inherente. α ij P. S. Equilibrio P. S. controlado por la velocidad αij αij 13 Breve Repao Prof. Jeú F. Ontivero O. Equilibrio Sean do fae α y β, e dicen que etán en equilibrio i T α = T β α β α β µ i i P = P = µ (i = 1,2,...n) Regla de la Fae [4] F = 2 Π + N F=Grado de Libertad П=Número de Fae N=Número de Componente 14 7

8 Equilibrio Líquido Vapor [4] v l fˆ i = fˆ i yiφip = iγ i fi at yiφip = iγ ipi v l fˆ i = fˆ i Fig. 9 Diagrama Tv.,y para itema Acetonitrilo (1)/ nitrometano (2) a 70 kpa [5] 15 Dependiendo de la deviacione de la idealidad, lo itema pueden preentar otro comportamiento: Fig. 10 Diagrama T v.,y para itema Etanol (1)/ Tolueno (2) a 101,3 kpa Fig. 11 Diagrama T v.,y para itema Cloroformo (1)/ Tetrahidrofurano (2) a 101,3 kpa Azeótropo: punto definido en el cual la compoición en la fae líquida y vapor de una utancia e la mima: i =y i 16 8

9 Se da el cao también de itema en lo cuale e preenten do fae líquida, (Equilibrio LLV) pudiendo er inmicible o parcialmente micible lo do componente involucrado. Fig. 12 Diagrama T v.,y para itema Agua (1)/ Butanol (2) a 101,3 kpa [5] 17 Referencia Prof. Jeú F. Ontivero O. [1]McCabe,W.;Smith,J.;Harriott,P. Operacione Unitaria en Ingeniería Química. Cuarta Edición. Mc Graw-Hill. (1991). Pág 3-8. [2] Pozo Ilutrado. Programa de Educación Petrolera. Cuarta Edición. PDVSA. [3] King, Judon, Proceo de Separación. Editorial Reverté (1980). Pág. 26 y. [4] Smith ; Van Ne. Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química. Quinta Edición. Mac Graw Hill. (1997). Pág 482 y. [5] Henley E. ; Seader J. Operacione de Separación por etapa de equilibrio en Ingeniería Química Editorial Reverté (2000). Pág