PROCESOS INDUSTRIALES. Ing. Carlos H. Gómez R. Msc.

Transcripción

1 PROCESOS INDUSTRIALES Ing. Carlos H. Gómez R. Msc.

2 QUE ES UN PROCESO? PRODUCCION DE AMONIACO

3 QUE ES UN PROCESO? PRODUCCION DE ACIDO CLORHIDRICO

4 PRODUCCION DE HIDROXIDO DE SODIO Producción de detergentes QUE ES UN PROCESO?

5 ESQUEMA GENERAL DE UN PROCESO QUÍMICO-INDUSTRIAL MATERIAS PRIMAS R E C I R C U L A C I O N OPERACION BASICA FISICA REACCION QUIMICA OPERACION BASICA FISICA RESIDUOS PLANTA TRATAMIENTO PRODUCTOS RESIDUOS NO CONTAMINANTES

6 ESQUEMA PARTICULARIZADO DE UN PROCESO QUÍMICO-INDUSTRIAL

7 CUANTOS PROCESOS INDUSTRIALES EXISTEN? Operación unitaria Proceso unitario

8 OPERACIÓN UNITARIA

9 PROCESO UNITARIO

10 EJERCICIO IDENTIFICAR LOS PROCESOS Y OPERACIONES UNITARIAS FILTRACIÓN PRECIPITACIÓN ACIDULACIÓN EVAPORACIÓN DISOLUCIÓN SULFIDRACIÓN NEUTRALIZACIÓN DECANTACIÓN SAPONIFICACIÓN REFRIGERACIÓN DESTILACIÓN ABSORCIÓN CENTRIFUGACIÓN

11 EJERCICIO IDENTIFICAR LOS PROCESOS Y OPERACIONES UNITARIAS FILTRACIÓN OPERACIÓN UNITARIA PRECIPITACIÓN PROCESO UNITARIO ACIDULACIÓN PROCESO UNITARIO EVAPORACIÓN OPERACIÓN UNITARIA DISOLUCIÓN OPERACIÓN UNITARIA SULFIDRACIÓN PROCESO UNITARIO NEUTRALIZACIÓN PROCESO UNITARIO DECANTACIÓN OPERACIÓN UNITARIA SAPONIFICACIÓN PROCESO UNITARIO REFRIGERACIÓN OPERACIÓN UNITARIA DESTILACIÓN OPERACIÓN UNITARIA ABSORCIÓN OPERACIÓN UNITARIA CENTRIFUGACIÓN OPERACIÓN UNITARIA

12 Una mezcla de 20 kg de benceno (PM=78.11 kg/kmol), 2 kg de tolueno (PM=92.13 kg/kmol), 2 kg de xileno (PM= kg/kmol) forma a una temperatura de 200ºC y una presión de 10 5 Pa una mezcla gaseosa prácticamente ideal. a. Calcular para cada componente: fracción másica, fracción molar, relación molar, concentración másica, concentración molar, presión parcial, fracción en volumen. b. Si para la misma composición y presión del sistema se variara la temperatura, cuál o cuáles formas de expresar la composición (mencionadas en el ítem anterior) se modificarán numéricamente? Suponga que se esta interesado en estudiar cierto fenómeno de transferencia de masa que tiene efectos térmicos asociados: Emplearía dichas formas de expresar la composición en ese caso? Justifique.

13 Cuál de estas afirmaciones NO es característica de una solución ideal? a) Las fuerzas intermoleculares promedio de atracción y repulsión en la solución no cambian al mezclar los componentes. b) El volumen de la solución es independiente de la composición. c) No hay absorción ni evolución de calor al mezclar los componentes. d) La presión total del vapor de la solución varía exponencialmente con la composición.

14 Qué gas presenta mayor solubilidad según la Figura?

15 PRINCIPALES OPERACIONES UNITARIAS QUE VENTAJAS TRAE EL ESTUDIO DE LAS OPERACIONES UNITARIAS CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES UNITARIAS CUÁL ES LA FUERZA IMPULSORA EN LOS PROCESOS UNITARIOS?

16 CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES UNITARIAS PROPIEDAD FUERZA IMPULSORA MATERIA ENERGIA [ ] y P (GASES) T CANTIDAD DE MOVIMIENTO v

17 ABSORCIÓN

18 ABSORCIÓN

19

20 COLUMNAS DE RELLENO Hélices Anillos Raschig Anillos Fenske Anillos Pall Anillos de vidrio Sillas Berl Sillas Intalox

21 ABSORCIÓN APLICACIONES El gas obtenido como subproducto en los hornos de coque, se lava con agua para eliminar el amoniaco, SO2 y CO2; después se lava con un aceite, para eliminar los vapores de benceno y de tolueno. Para que el molesto sulfuro de hidrógeno sea eliminado de un gas de hidrocarburos gaseosos naturales, el gas o los hidrocarburos se lavan con diferentes soluciones alcalinas que absorben a dicho sulfuro. Los valiosos vapores de un disolvente, acarreados por una corriente gaseosa pueden recuperarse y luego ser reutilizados. Hidrogenación de aceites Sulfitación con SO2 durante el blanqueo de los jugos de caña de azúcar. Fabricación de ácido sulfúrico y ácido nítrico

22 En general para diseñar o elegir un absorbedor se deben tener en cuenta los siguientes factores: 1.- La velocidad, composición, temperatura, y presión del gas entrante a la columna. 2.- El grado de recuperación requerido para los solutos. 3.- La elección del disolvente. 4.- La presión y temperatura de operación de la columna 5.- La velocidad mínima del disolvente y la real 6.- El número de etapas de equilibrio 7.- Los efectos del calor y las necesidades de enfriamiento 8.- El tipo de absorbedor 9.- La altura del absorbedor 10.- El diámetro del absorbedor

23 COMO SE LLAMA EL PROCESO INVERSO A LA ABSORCIÓN?

24 ADSORCION

25 Esta operación básica tiene numerosas aplicaciones, tanto a nivel médico como industrial o de remediación La adsorción es un proceso por el cual átomos, iones o moléculas presentes en una solución gaseosa o liquida, son atrapadas o retenidas en la superficie de un material solido.

26 Que sustancias se usan para Un adsorbente es un sólido que tiene la capacidad de retener sobre su superficie un componente presente en corrientes líquidas o gaseosas. Se caracterizan por una alta superficie específica y por su inercia química frente al medio en el que se van a utilizar. adsorber?

27 Que sustancias se usan para adsorber? ALMIDÓN TALCO CARBONATO DE CALCIO

28 Sustancias que se usan para adsorber Caolín (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ). Carbón activado Trisilicato de magnesio (2MgO 3SiO 2 H 2 O).

29 SILICA-GEL ESTEARATO DE ZINC

30 Tipos de adsorción Adsorción física: las fuerzas de atracción (Van del Waals) entre las partículas y el solido son mayores que las existentes entre las mismas moléculas. Adsorción química: cuando las energías de interacción soluto-adsorbente llegan a ser del orden de enlaces químicos.

31 Los factores a considerar en un proceso de adsorción son los siguientes: Superficie específica y porosidad del sólido. Tamaño de partícula. Tamaño, estructura y distribución de los poros. Afinidad respecto del adsorbato, que depende de los grupos funcionales existentes en la superficie del adsorbente. Presión parcial o concentración del

32 ADSORCIÓN APLICACIONES Intercambio iónico (jabones, potabilización de agua). Blanqueo de aceites vegetales (olor, color, impurezas). Purificación de miel de caña para azúcar refinado. Secado de aire y otros gases. Remoción de humedad en la gasolina. Catálisis heterogénea.

33 Para el diseño de absorbedores Cuál de las siguientes cantidades es sujeto de elección? La composición del líquido entrante. La cantidad del gas que se va a tratar. La cantidad de líquido que se va a utilizar. Las concentraciones finales. Causa por la cual la solubilidad del soluto decrezca La temperatura del líquido aumento considerablemente mediante la absorción. La presión parcial del soluto disminuyo a una temperatura dada. La cantidad de gas aumento. Todas las anteriores.

34 Indica, de la siguiente columna, a que corrientes se refieren las llamadas a-b-c-d, respectivamente: a) entrada de gas - salida de gas - entrada de líquido - salida de líquido b) entrada de gas - salida de líquido - entrada de líquido - salida de gas c) entrada de líquido - salida de gas - entrada de gas - salida de líquido d) entrada de líquido - salida de líquido - entrada de gas - salida de gas

35 Solvente utilizado para eliminar el benceno del gas producido en los hornos de coque: Agua Hidrocarburos Aceites hidrocarbonados Alcohol Característica de un buen disolvente para absorción de gases. Baja presión de vapor Baja solubilidad Alto costo Alta viscosidad

36 Cuál es la fuerza impulsora en la adsorción y en la absorción?