Operaciones_unitarias_absorcion_adsorcion_.pptx

PROCESOS INDUSTRIALES

¿QUE ES UN PROCESO ?

¿QUE ES UN PROCESO ?

¿QUE ES UN PROCESO ?

ESQUEMA GENERAL DE UN PROCESO QUÍMICO-INDUSTRIAL MATERIAS PRIMAS

OPERACION BASICA FISICA R E C I R C U L A C I O N

REACCION QUIMICA

RESIDUOS

PLANTA

OPERACION BASICA FISICA

TRATAMIENTO

RESIDUOS

PRODUCTOS

NO CONTAMINANTES

ESQUEMA PARTICULARIZADO DE UN PROCESO QUÍMICO-INDUSTRIAL MATERIAS PRIMAS

PREPARACION DE LAS MATERIAS PRIMAS:

AGITACION, MOLIENDA, DISPERSION R E C I R C U L A C I O N

TRANSPORTE NEUMATICO, BOMBEO, DOSIFICACION REACCION QUIMICA: MEZCLADO,EMULSIFICACION, PRECIPITACION, CRISTALIZACION.

RESIDUOS

SEPARACION: FILTRACION, SEDIMENTACION, CENTRIFUGACION, SECADO

PLANTA ACONDICIONAMIENTO: GRANULACION, AGLOMERACION,EXTRUSION, CALCINADO TRANSPORTE NO DESTRUCTIVO, CONSERVACION , ENVASADO

PRODUCTOS

TRATAMIENTO

RESIDUOS NO CONTAMINANTES

CUANTOS PROCESOS INDUSTRIALES EXISTEN?

• Operación unitaria • Proceso unitario

OPERACIÓN UNITARIA

PROCESO UNITARIO

EJERCICIO IDENTIFICAR LOS PROCESOS Y OPERACIONES UNITARIAS • FILTRACIÓN • • • • • • • • • • • •

PRECIPITACIÓN ACIDULACIÓN EVAPORACIÓN DISOLUCIÓN SULFIDRACIÓN NEUTRALIZACIÓN DECANTACIÓN SAPONIFICACIÓN REFRIGERACIÓN DESTILACIÓN ABSORCIÓN CENTRIFUGACIÓN

EJERCICIO IDENTIFICAR LOS PROCESOS Y OPERACIONES UNITARIAS • • • • • • • • • • • • •

FILTRACIÓN PRECIPITACIÓN ACIDULACIÓN EVAPORACIÓN DISOLUCIÓN SULFIDRACIÓN NEUTRALIZACIÓN DECANTACIÓN SAPONIFICACIÓN REFRIGERACIÓN DESTILACIÓN ABSORCIÓN CENTRIFUGACIÓN

OPERACIÓN UNITARIA PROCESO UNITARIO PROCESO UNITARIO OPERACIÓN UNITARIA OPERACIÓN UNITARIA PROCESO UNITARIO PROCESO UNITARIO OPERACIÓN UNITARIA PROCESO UNITARIO OPERACIÓN UNITARIA OPERACIÓN UNITARIA OPERACIÓN UNITARIA OPERACIÓN UNITARIA

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=106.16 kg/kmol) forma a una temperatura de 200ºC y una presión de 105 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.

DEFINICIONES Ejemplos:

Procesos unitarios (Operaciones Unitarias Químicas.)

Principios: Reacciones químicas (reactores)

Operaciones unitarias (Operaciones Unitarias Físicas.) Principios: Transferencia de materia Transferencia de energía (calor) Transporte de cantidad de movimiento

Combustión

Flujo (mecánica) de fluidos

Oxidación

Transferencia de calor

Neutralización

Evaporación

Electrólisis

Humidificación

Reducción

Absorción

Fermentación

Adsorción

Isomerización

Extracción con solvente

Hidrogenación

Destilación y sublimación

Pirólisis y craqueo

Mezclado

Intercambio iónico

Filtración

Hidrólisis

Centrifugación

Halogenación

Reducción y aumento de tamaño de partícula

Esterificación

Secado

Alquilación

Sedimentación

• ¿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.

¿Qué gas presenta mayor solubilidad según la Figura?

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?

CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES UNITARIAS PROPIEDAD FUERZA IMPULSORA MATERIA

∆[ ] y ∆ P (GASES)

ENERGIA

∆T

CANTIDAD DE MOVIMIENTO

∆v

ABSORCIÓN

ABSORCIÓN

COLUMNAS DE RELLENO

Hélices

Anillos Raschig

Anillos Fenske

Anillos de vidrio

Anillos Pall

Sillas Berl

Sillas Intalox

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

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

¿COMO SE LLAMA EL PROCESO INVERSO A LA ABSORCIÓN?

ADSORCION

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. Esta operación básica tiene numerosas aplicaciones, tanto a nivel médico como industrial o de remediación medioambiental.

Que sustancias se usan para adsorber? • 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.

Que sustancias se usan para adsorber? •

ALMIDÓN

• TALCO

•

CARBONATO DE CALCIO

Sustancias que se usan para adsorber •

Caolín (Al

2

Si2O5(OH)4).

• Carbón activado

• Trisilicato de magnesio (2MgO 3SiO

2

H2O).

• SILICA-GEL

• ESTEARATO DE ZINC

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.

En general para diseñar o elegir un absorbedor se deben tener en cuenta los siguientes factores: • 1.- La velocidad, composición, temperatura, y presión del fluido entrante a la columna. • 2.- tamaño de partícula y porosidad. • 3.- El naturaleza de adsorbedor • 4.- La presión y temperatura de operación de la columna • 5.- El número de etapas de equilibrio • 7.- Los efectos del calor y las necesidades de enfriamiento • 8.- 9.- La altura del adsorbedor • 10.- El diámetro del adsorbedor • 11,- regeneración del adsorbente

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.

• ¿Cuál es la fuerza impulsora en la adsorción y en la absorción? • 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.

Benceno + acetona Agua

Benceno (+ acetona) Reposo Mezcla

Agua + acetona

SISTEMA DE EXTRACCIÓN

Clasificación de las Operaciones Básicas

Tema 3

Vapor de disolvente CALOR

ALIMENTO Disolución concentrada

Vapor de agua

Condensado

ESQUEMA DE UN EVAPORADOR

ALIMENTO LIQUIDO CLARIFICADO

LODOS

ESQUEMA DE UN SEDIMENTADOR

Aire húmedo

Agua caliente

agua ( calor

Aire seco

Agua fría

PROCESO DE HUMIDIFICACIÓN-ENFRIAMIENTO

CAMBIADOR DE CALOR CARCASA-TUBOS

Vapor

Vapor

Alimento

L

Q

Q Destilación simple discontinua

Destilación simple continua

TIPOS DE DESTILACIÓN

Rectificación

Molino de bolas

Tamizadora

Silos y tolvas para almacenamiento

Sistema de rodillos

Fábrica de cemento

OPERACIONES COMPLEMENTARIAS

Reactor de mezcla perfecta o completa

T1,, C1

T, C

T2 = T C2= C

OPERACIONES UNITARIAS QUÍMICAS: REACTORES

Reactor de flujo en pistón

T1

T2

C1

C2

Reactor multitubular

Reactor de laboratorio

OPERACIONES UNITARIAS QUÍMICAS: REACTORES

PREGUNTAS