Contenido

Prefacio

AgradecimientosAcerca del antorNomenclatnra

Capítulo 1 Introdncción a la ingeniería de procesos de separación

1.1. Importancia de las separaciones1.2. El concepto de equilibrio1.3. Transferencia de masa

1.4. Métodos para resolver los problemas1.5. Prerrequisitos1.6. Otras fuentes sobre ingeniería de procesos de separación1.7. Resumen-Objetivos

ReferenciasTarea

Capítulo 2 Destilación instantánea

2.1.2.2.2.3.2.4.

Método básico de destilación instantánea

Forma y fuentes de los datos de equilibrioRepresentación gráfica del equilibrio binario vapor-líquidoDestilación instantánea binaria2.4.1. Procedimiento secuencial de solución

Ejemplo 2-1. Separador de evaporación instantánea para etanol yagua2.4.2. Procedimiento de solución simultánea

Equilibrio vapor-líquido con varios componentesDestilación instantánea de varios componentesConvergencia simultánea con varios componentesCálculo de los tamañosUso de tambores de destilación existentesResumen -ObjetivosReferenciasTarea

Apéndice al capítulo 2 Simulación en computadora de la destilación instantánea

2.5.2.6.1..7.2.8.2.9.

2.10.

xvxviixixxxi

1

12457899

10

12

12141621212427293440454950515259

vü

viii

Capítulo 3 Introducción a la destilación en columna

3.1. Desarrollo de una cascada de destilación3.2. Equipo de destilación3.3. Especificaciones3.4. Balances externos de la columna

Ejemplo 3-1. Balances externos para destilación binaria3.5. Resumen-Objetivos

ReferenciasTarea

Capítulo 4 Destilación en columna: balances internos, etapa por etapa

4.10.4.11.4.12.4.13.4.14.4.15.4.16.

4.1.4.2.

Balances internos

Métodos de solución de etapa por etapa, para destilación binariaEjemplo 4-1. Cálculos etapa por etapa con el método de Lewis

Introducción al método de McCabe- ThieleLínea de alimentación

Ejemplo 4-2. Cálculos de la línea de alimentaciónMétodo completo de McCabe- Thiele

Ejemplo 4-3. Método de McCabe-ThielePerfiles para destilación binariaCalentamiento con vapor directo

Ejemplo 4-4. Análisis de McCabe-Thiele de calentamientocon vapor directo

Procedimiento general de análisis McCabe- ThieleEjemplo 4-5. Destilación con dos alimentaciones

Otras situaciones en las columnas de destilación4.9.1. Condensadores parciales4.9.2. Vaporizadores totales4.9.3. Corrientes laterales o líneas de salida

4.9.4. Vaporizadores intermedios y condensadores intermedios4.9.5. Columnas de agotamiento y enriquecimientoCondiciones límite de operaciónEficienciasProblemas de simulación

Usos nuevos para columnas viejasReflujo subenfriado y vapor sobrecalentado al plato inferiorComparaciones entre los métodos analíticos y los gráficosResumen -ObjetivosReferenciasTarea

Apéndice al capítulo 4 Simulaciones de destilación binaria en computadora

4.3.4.4.

4.5.

4.6.4.7.

4.8.

4.9.

Capítulo 5 Introducción a la destilación de varios componentes

5.1. Dificultades de cálculo

Ejemplo 5-1. Balances externos usando recuperaciones fraccionarias5.2. Perfiles para destilación de varios componentes5.3. Resumen-Objetivos

ReferenciasTarea

Contenido

65

6572747679818181

86

86909497

101106109109112114

114118120125125126126128129130133135136138140142143144158

161

161164167172172172

-

Contenido ix

Capítulo 6 Procedimientos de cálculo exacto para destilación de varios componentes 176

6.1. Introducción a la solución matricial para destilación de varios componentes 1766.2. Balances de masa de componentes en forma de matrices 1786.3. Proposición inicial para tasas de flujo 1816.4. Cálculos de punto de burbuja 181

Ejemplo 6-1. Temperatura de punto de burbuja 1836.5. Método 9 de convergencia 184

Ejemplo 6-2. Cálculo de matrices y convergencia con 9 1866.6. Balances de energía en forma matricial 1916.7. Resumen-Objetivos 194

Referencias 195Tarea 195Apéndice al capítulo 6 Simulaciones en computadora de columnasde destilación de varios componentes 200

Capítulo 7 Métodos abreviados aproximados para destilación de varios componentes 205

7.1. Reflujo total: Ecuación de FenskeEjemplo 7-1. Ecuación de Fenske

7.2. Reflujo mínimo: Ecuaciones de UnderwoodEjemplo 7-2. Ecuaciones de Underwood

7.3. Correlación de Gilliland para la cantidad de etapas a relación de reflujo finitaEjemplo 7-3. Correlación de Gilliland

7.4. Resumen-ObjetivosReferenciasTarea

205209210214215217219219220

Capítulo 8 Introducción a métodos complejos de destilación

8.1. Ruptura de azeótropos con otros separadoresEjemplo 8-1. Secado de benceno por destilación

8-2. Procesos de destilación azeotrópica binaria heterogénea8.2.1. Azeótropos heterogéneos binarios8.2.2. Secado de compuestos orgánicos parcialmente miscibles con agua

Ejemplo 8-2. Destilación por arrastre con vapor de agua8.3. Destilación por arrastre de vapor8.4. Procesos de destilación a dos presiones8.5. Sistemas ternarios complejos de destilación

8.5.1. Curvas de destilación8.5.2. Curvas de residuo

8.6. Destilación extractiva

8.7. Destilación azeotrópica con solvente agregado8.8. Destilación con reacción química8.9. Resumen-Objetivos

ReferenciasTarea

Apéndice al capítulo 8 Simulación de sistemas complejos de destilación

225

225231227227230232234238239240243245251255258258260270

Capítulo 9 Destilación intermitente

9.1. Destilaciónintermitente binaria: Ecuación de Rayleigh

276

278

x Contenido

9.2. Destilación intermitente binaria simpleEjemplo 9-1. Destilación simple de Rayleigh

9.3. Destilación intermitente a nivel constante9.4. Destilación intermitente por arrastre con vapor de agua9.5. Destilación intermitente en varias etapas

9.5.1. Relación de reflujo constanteEjemplo 9-2. Destilación intermitente en varias etapas

9.5.2. Relación de reflujo variable9.6. Tiempo de operación9.7. Resumen-Objetivos

ReferenciasTarea

279281283284285286286290291292292293

Capítulo 10 Diseño de columnas de platos y empacadas

10.1. Descripción de los equipos en las columnas de platos10.1.1. Platos, bajantes y vertederos10.1.2. Entradas y salidas

10.2. Eficiencias de platosEjemplo 10-1. Estimación de la eficiencia general

10.3. Cálculo del diámetro de la columna

Ejemplo 10-2. Cálculo del diámetro para una columna de platos10.4. Distribución y consideraciones hidráulicas para platos perforados

Ejemplo 10-3. Distribución de plato y cálculos hidráulicos10.5. Diseño de platos de válvulas10.6. Introducción al diseño de columnas empacadas10.7. Partes internas de las columnas empacadas10.8. Altura del empaque. Método de la Hetp10.9. Inundación de la columna empacada y cálculo del diámetro

Ejemplo 10-4. Cálculo del diámetro de una columna empacada10.10. Consideraciones económicas10.11. Resumen-Objetivos

ReferenciasTarea

301

301304306309312314318320324327329329331333338341345345348

Capítulo 11 Economía y conservación de energía en la destilación 354

354359364366366

11.1.11.2.

Costos de destilación

Efectos de la operación sobre los costosEjemplo 11-1. Estimación del costo para una destilación

Cambios en capacidades de la plantaConservación de la energía en la destilaciónSíntesis de secuencias de columnas para destilación de varios componentescasi ideales

Ejemplo 11-2. Secuenciación de columnas con heurísticasSíntesis de sistemas de destilación para mezclas ternarias no ideales

Ejemplo 11-3. Desarrollo de procesos para separar una mezclaternaria compleja

Resumen-ObjetivosReferenciasTarea

378380380382

11.3.11.4.11.5.

11.6.

370374376

11.7.

Contenido

Capítulo 12 Absorción y arrastre

12.1.12.2.

Equilibrios de absorción y arrastreLíneas de operación para absorción

Ejemplo 12.1. Análisis gráfico de la absorciónAnálisis del arrastreDiámetro de la columnaSolución analítica: La ecuación de Kremser

Ejemplo 12-2. Análisis de separador de arrastre con la ecuaciónde Kremser

Absorbedores y separadores de arrastre con varios solutos diluidosSolución matricial para absorbedores y separadores de arrastrecon soluciones concentradasAbsorción irreversible

Resumen - ObjetivosReferenciasTarea

Apéndice al capítulo 12 Simulaciones de absorción y arrastre en computadora

12.3.12.4.12.5.

12.6.12.7.

12.8.12.9.

Capítulo 13 Extracción inmiscible, lavado, lixiviación y extracción supercrítica

13.1. Procesos y equipos de extracción13.2. Extracción a contracorriente

13.2.1. Método de McCabe-Thiele para sistemas diluidosEjemplo 13-1. Extracción diluida a contracorriente con fases inmiscibles

13.2.2. Método de Kremser para sistemas diluidos13.3. Extracción fraccionada diluida

13.4. Extracción en una etapa y con flujo cruzado. Ejemplo 13-2. Extracción de una proteína con una etapa y flujo cruzado

13.5. Extracción con fases inmiscibles y concentradas13.6. Extracción intermitente

13.7. Procedimientos generalizados de McCabe-Thiele y de Kremser13.8. Lavado

13.9.13.10.13.11.13.12.

Ejemplo 13-3. LavadoLixiviación

Extracción con fluido supercríticoAplicación a otras separacionesResumen-ObjetivosReferenciasTarea

Capítulo 14 Extracción de sistemas parcialmente miscibles14.1.14.2.14.3.

Equilibrios en extracciónCálculos en mezclado y la regla de la palancaSistemas de una etapa y flujo cruzado

Ejemplo 14-1. Extracción en una etapaCascadas de extracción a contracorriente14.4.1. Balances externos de masa

14.4.2. Puntos de diferencia y cálculos de etapa por etapa14.4.3. Problema completo de extracción

Ejemplo 14-2. Extracción a contracorriente

14.4.

xi

385

387389392394396397

402403

406410411412413421

424

424428428432434435439440443444445448451452454457457457459

468

468471474474477477479483483

xii

14.5.14.6.14.7.14.8.

Relación entre los diagramas de McCabe- Thiele y triangularesFlujo mínimo de solventeSimulaciones de la extracción en computadoraLixiviación con tasas de flujo variables

Ejemplo 14-3. Cálculos para lixiviaciónResumen-ObjetivosReferenciasTarea

Apéndice al capítulo 14 Simulación de la extracción en computadora

14.9.

Capítulo 15 Análisis de la transferencia de masa

15.1. Fundamentos de la transferencia de masa

15.2. Análisis de las columnas de destilación con altura y número de unidadesde transferencia (HTUy NTU)

Ejemplo 15-1. Destilación en una columna empacada15.3. Relación entre HETPy HTU15.4. Correlaciones de transferencia de masa para torres empacadas

15.4.1. Correlaciones detalladas para empaques aleatoriosEjemplo 15-2. Estimación de HGy HL

15.4.2. Correlaciones sencillas

15.5. Análisis HTU-NTUde absorbedores y separado res de arrastreEjemplo 15-3. Absorción de S02

15.6. Análisis HTU-NTUde absorbedores concurrentes

15.7. Transferencia de masa en un platoEjemplo 15-4. Estimación de la eficiencia de plato

15.8. Resumen-ObjetivosReferenciasTarea

Capítulo 16 Introducción a los procesos de separación con membrana

16.1.16.2.16.3.

Equipos de separación con membranaConceptos relacionados con las membranasPermeación de gases16.3.1. Permeación de mezclas binarias de gases16.3.2 Permeación binaria en sistemas perfectamente mezclados

Ejemplo 16-1. Permeado de gas bien mezclado-soluciónanalítica secuencial

Ejemplo 16-2. Permeación de gas bien mezclado-solucionessimultáneas analítica y gráfica

16.3.3 Permeación de varios componentes en sistemas perfectamentemezclados

Ejemplo 16-3. Permeación gaseosa perfectamente mezcladade varios componentes

Ósmosis inversa16.4.1. Análisis de la ósmosis y la ósmosis inversa

Ejemplo 16-4. Ósmosis inversa sin polarización de concentración16.4.2. Determinación experimental de las propiedades de las membranas

Ejemplo 16-5. Determinación de las propiedades de membranaspara ósmosis inversa

16.4.

Contenido

485486488489490492492493499

501

501

504508511513513515520521525526528530531531532

535

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550

555

556558558562564

564

Contenido

16.4.3. Determinación de la polarización de concentraciónEjemplo 16-6. Ósmosis inversa con polarización de concentraciónEjemplo 16-7. Cálculo de la operación de ósmosis inversa conpolarización de concentración

16.4.4. Ósmosis inversa con soluciones concentradas16.5. Ultrafiltración

Ejemplo 16-8. Ultrafiltración con formación de gel16.6. Pervaporación

Ejemplo 16-9. Pervaporación: cálculo de factibilidadEjemplo 16-10. Pervaporación: desarrollo de un diseño factible

16.7. Efectos de la pauta de flujo general

Ejemplo 16-11. Efectos de la pauta de flujo sobre la permeación de gases16.7.1. Permeación binaria con flujo cruzado16.7.2. Permeación binaria concurrente16.7.3. Flujo binario a contracorriente

16.8 Resumen-ObjetivosReferenciasTarea

Apéndice al capítulo 16 hojas de cálculo para cálculos con pautas de flujo,para permeación de gases16.A.1. Flujo cruzado16.A.2. Flujo concurrente16.A.3. Flujo a contracorriente

Capítulo 17 Introducción a la adsorción, cromatografia e intercambio iónico

17.1. Sorbentes y equilibrio de sorción17.1.1. Definiciones17.1.2. Tipos de sorben te17.1.3. Comportamiento de equilibrio en adsorción

Ejemplo 17-1. Equilibrio de adsorción17.2. Análisis del movimiento de soluto para sistemas lineales: fundamentos

y aplicaciones a la cromatografía17.2.1. Movimiento del soluto en una columna

17.2.2. Teoría del movimiento del soluto para isotermas lineales17.2.3. Aplicación de la teoría lineal del movimiento del soluto a ciclos

de purga y a la cromatografía de eluciónEjemplo 17-2. Análisis lineal del movimiento del soluto encromatografía de elución

17.3. Análisis de movimiento de soluto para sistemas lineales: Adsorción térmicay con variación de presión, y movimiento simulado de lecho17.3.1. Adsorción con oscilación de temperatura

Ejemplo 17-3. Regeneración térmica con isoterma lineal17.3.2. Adsorción con oscilación de presión

Ejemplo 17-4. Sistema de adsorción con oscilación de presión17.3.3. Lechos móviles simulados

Ejemplo 17-5. Sistema de lecho móvil simulado17.4. Análisis de movimiento no lineal del soluto

17.4.1. Ondas difusas

Ejemplo 17-6. Onda difusa

xiii

566567

569573573577579586588588589590592594595596597

603603605607

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621623625

626

628

631631635641644649652654655656

xiv

17.9.17.10.

17.5.

17.4.2. Ondas de choqueEjemplo 17-7. Onda de choque autoafiladora

Intercambio iónico

17.5.1. Equilibrio en el intercambio iónico17.5.2. Movimiento de los iones

Ejemplo 17-8. Movimiento de iones para intercambiodivalente-monovalente

Transferencia de masa y energía17.6.1. Transferencia de masa y difusión17.6.2. Balances de masa en la columna

17.6.3. Transferencia de masa con parámetro agrupado17.6.4. Balances de energía y transferencia de calor17.6.5. Deducción de la teoría del movimiento del soluto17.6.6. Simuladores detallados

Soluciones de transferencia de masa para sistemas lineales17.7.1. Solución de Lapidus y Amundson para equilibrio local con dispersión17.7.2. Superposición en sistemas lineales

Ejemplo 17-9. Solución de Lapidus y Amundson para elución17.7.3. Cromatografía lineal

Ejemplo 17-10. Determinación de los parámetros de una isotermalineal, N, y la resolución, en cromatografía lineal

Método LUBpara sistemas no linealesEjemplo 17-11. Método LUB

Lista de control para diseño y operación en la prácticaResumen -ObjetivosReferenciasTarea

Apéndice al capítulo 17 Introducción al simulador Aspen Chromatography

17.6.

17-7.

17.8.

Guía de localización de problemas en Aspen Plus para separaciones

Respuestas a problemas seleccionados

Índice

Contenido

658659663664667

668672672674675676677678678679680681683

686687690691693693696708

713

717

72')

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