EQUIPOS DE CONTACTO GAS-SOLIDO

Karen Abigail Hernández Llamas

Introducción

La categoría de “equipos de contacto gas-solido”, se refiere de una forma genérica a:

Calcinadores, enfriadores, secadores, hornos de enfriamiento, lechos fluidos.

Para el desarrollo del equipo es necesario considerar: La naturaleza, tamaño y forma del solido. La escala o volumen de operación El método de transporte y contacto con el gas.

Se subdividen en:

Clasificación

Por medios mecánicos

Tipo Túnel

A través de charolas

Transportadores continuos

Equipos de Contacto Rotatorio

Secador rotatorio

Torres

Transportador

vibratorio

Secador de tambor

Transportador de tornillo

Por movimiento

de fluido

Equipo de Contacto de eje de gravedad

Lechos Fluidizados

Secador-Enfriador de Aspersión

Transportador neumático

Lecho de surtidor

Datos

Cuando se trata de pastas gomosas, es necesario un retratamiento o un paso de formación previa para convertir la pasta en un granulo que pueda ser procesado.

Cuando se trata de solidos en forma de polvo, el equipo especial incluye un recolector de polvo.

Las temperaturas se restringen por la oxidación o los limites mecánicos de los materiales de construcción.

Acero al carbón

425 oC

Acero inoxidable

650 oC

Aleaciones de metal

1100 oC

• Tipo túnel• De contacto rotatorio• Torres• Transportador vibratorio• Secador de tambor• Transportador de tornillo

EQUIPOS CON AYUDA MECANICA

Tipo túnel

1) A través de charolas

Las charolas se cargan y descargan manualmente y cada una contiene solidos, con una profundidad de 3 a 5 cm.

Las temperaturas pueden hacerse variar a lo largo el túnel para proporcionar una exposición programada.Las temperaturas están limitadas por material de construcción.

Condiciones de vacío no practicas.

2 )Con transportadores continuos

Alimentación automática y accesorios de descarga.

Utilizan una mampara de transportación: mejoran la eficiencia de contacto gas-solido

Los componentes mecánicos dentro de la zona caliente limitan las temperaturas Max

Operación al vacío tampoco es practica.

De contacto rotatorio

Permite el flujo continuo tanto de solidos como de gases, puede ser operado a grandes temperaturas, y opera con eficiencia razonable

Secadores rotatorios Calcinadores

rotatorios Hornos secadores

rotarios .

Consisten en tambores cilíndricos largos, soportados sobre rodillos y que giran lentamente con sus ejes ligeramente inclinados.

Por su tamaño, sirve para aplicaciones de minería o molinos. Planta de cemento.

• Los equipos rotarios se pueden emplear para procesar la mayoría de los solidos convencionales.

• El gran costo de capital se compensa con: requisitos mínimos de trabajo, gran capacidad, flexibilidad, y alta eficiencia.

• Operación del vacío no ha sido practicada, excepto secadores rotatorios de vacío (se operan en forma de lotes).

Torres

Se parecen a los recipientes de proceso gas-liquido, como torres de destilación donde los líquidos fluyen por gravedad, etapa en etapa.

Se necesitan agitadores y alabes para mezclar exponer y transportar los solidos de charola en charola, desde la parte superior hasta el fondo de la torre.

Las temp. Máximas no deben exceder los 300º C a causa del mecanismo interno relativamente complejo.

Transportador vibratorio

Un transportador de este tipo podría llamarse un hibrido de los equipos de contacto agitados mecánicamente y agitador por fluido.

Una corriente de gas fluye hacia arriba con la ayuda de vibración mecánica agita los solidos que se encuentran en suspensión en el fluido. Esto proporciona la eficiencia de contacto excelente de un lecho fluido con algunos solidos que no pueden estar suspendidos en un lecho fluidizado

Secador vibratorio

Secadores de tambor

Estos son calentados desde adentro, giran a través de un recipiente liquido para formar una película, se emplean con suspensiones o soluciones que no son practicas para concentrar de otro modo.

Solo pueden procesarse materiales que sean lo suficientemente fluidos para extenderse sobre una superficie

Consumo de energía es grande a causa de la cantidad relativamente grande agua removida por kilogramo de solido.

Puede utilizarse en atmosferas controladas

Transportador de tornillo

Es adecuado solo para calentamiento o enfriamiento indirecto, tiene un transportador de chaqueta y el mismo patrón de transportador helicoidal o de tornillo rotatorio horizontal.

Es limitado en capacidad, es la elección popular para solidos gomosos, pegajosos.

Los secadores o enfriadores se pueden recubrir con relativa facilidad para poder utilizarse en atm controladas o de vacío moderado.

• Equipos de contacto de eje de gravedad

• Lechos Fluidizados• Lecho de surtidor• Transportador neumático• Secador-Enfriador de Aspersión

EQUIPOS DE CONTACTO DE FLUIDO ACTIVADO

EQUIPO DE CONTACTO DE EJE DE GRAVEDAD

Estos hornos, han sido utilizados para la fabricación de lingotes de hierro, son de los mas antiguos.

También se han utilizado para: calcinador de piedra caliza, horno secador de fosfatos y al gasificador de carbón.

Limitados por el carácter solido de la alimentación del reactivo. No puede ser muy suave o polvoso

Características que favorecen el uso de este equipo: simplicidad de construcción, durabilidad, gran capacidad y amplios limites de temperatura

En los equipos de contacto de eje es fácil efectuar los procesos bajo atmosferas controladas.

LECHOS FLUIDIZADOS

Se utilizan en numerosas aplicaciones, se caracterizan por el contacto intimo gas-solido, gran capacidad, simplicidad mecánica, bajo costo, Temp. Internamente uniformes.

Se requieren solidos finamente divididos para que la fluidización sea eficiente. El polvo es un problema y se requieren separadores centrífugos, filtros o depuradores.

• Adecuados para trabajar en atm controladas.

• Es posible operar a presiones reducidas, pero debe haber suficiente diferente de P con el gas, para el flujo de los solidos.

• Es difícil el flujo a corriente paralela.

Lecho fluidizado

LECHO DE SURTIDOR

Es una combinación del lecho fluidizado y equipo de gravedad.

Es activado por medio de un chorro de gas de gran velocidad, el solido es levantado en el centro del chorro y recirculado después por gravedad en el espacio anular que lo rodea.

Se utilizan para: secar trigo, frijoles y otros solidos granulado uniformes.

TRANSPORTADOR NEUMATICO

Se utiliza principalmente para secar, enfriar y hacer reaccionar. Secador de

expansión instantánea

Reactores: Unidades de gasificación de carbón y aparatos de combustión de carbón pulverizado.

Los tiempos de contacto son muy breves (lapso de 1 seg).

Operaciones al vacío están limitadas, El grado de secado o de reacción esta

limitado por la entalpia, humedad y capacidad reactiva del gas. Ya que cada partícula solida se expone a un volumen de gas limitado.

SECADOR-ENFRIADOR DE ASPERSION

La aspersión: es una forma de dispersión liquida, es equipo de contacto gas-solido así como gas-liquido. El producto final sale como solido.

El tiempo de residencia puede ser bastante grande y esta en función del tamaño de la cámara, velocidad del gas y rapidez de sedimentación de partículas.

El secado por aspersión es atractivo solo cuando el liquido no puede eliminarse por medio de métodos menos caros, cuando se desean características especiales en el producto final o si se trata de materiales muy sensibles.

Secador de aspersión

DISEÑO DE EQUIPO

Tabla 4-10 Criterios y datos para el diseño preliminar de equipos de contacto gas-solido

ASPECTOS A CONSIDERAR: Relación de flujo de masa

Densidad del solido Velocidad de flujo promedio Area transversal promedio a través de la cual fluye.

Balances de masa y energía

Tiempo de residencia

Donde: V= Volumen de reactor Fs= fracción del contactar ocupado por el solido.

Para una unidad lineal:

Transferencia de calor

Saturación

X= relación de liquido a solido seco (kg/kg)

Tg= Temp. De bulbo seco del gas Twb= Temp. De bulbo hum. Del gas t= espesor del lecho. Kd= constante de velocidad de

secado (m/ oC s)

Datos de operación para hornos secadores rotatorios

Formato de especificaciones para un secador

Aplicaciones

Equipo Aplicación

Secador de túnel con transportador continuo

Jabón, pegamento, silica gel, Dióxido de Titanio, Formaldehido, Cromo amarillo.

Transportadores neumáticos

Pulpa de fruta, Cromo verde, filtro de levadura, yeso, sulfato de cobre, sulfato de potasio, almidón, suero, depuradora de lodos.

Secador de tambor Papas, cereales, mantequilla, acetatos, fosfatos, avena, sulfato ferroso, Oxido de Aluminio, Benzoato de Sodio, Sulfato de Bario.

Secadores rotatorios

Penicilina, Acido bórico, cafeína, carbón pulverizado, pectina, Fluoruros inorgánicos, cristales que fusionen cerca de los 100oF, solventes húmedos orgánicos.

Lecho fluidizado Gránulos con base de lactosa, cristales farmacéuticos, minerales de hierro, asfalto, sal, granos agresivos, gránulos de arcilla, arena, carbón, herbicidas.

Secador por aspersión

Leche en polvo, jabón, detergente en polvo, proteínas, enzimas, fungicidas y vitaminas.

Referencias

“Procesos de Ingeniería Química”G.D. Ulrich “Chemical Process Equipment: Selection and Design”James R. Couper; W. Roy Penney; James R. Fair

www.equiposindustrialesprometall.com www.mundopyme.cl www.crusherzone.es www.mx.all.biz www.coppex.cl www.techni-process.com dryer-supplier.es http://www.interempresas.net/Quimica/FeriaVirtual/Producto-Transporte-

neumatico-en-fase-densa-56897.html tolucadelerdo.olx.com.mx www.directindustry.es www.reporteroindustrial.com http://www.univalle.edu.co/~dierolf/equipos/spraydry/secador_por_aspersion.htm

http://www.youtube.com/watch?v=ACBmCqvY6VE http://www.youtube.com/watch?v=AHoCt0UTFDs http://www.youtube.com/watch?v=3DZr5cOgWEg