Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

34
PROCESOS INDUSTRIALES Ing. Carlos H. Gómez R. Msc.

Transcript of Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

Page 1: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

PROCESOS INDUSTRIALES

Ing. Carlos H. Gómez R. Msc.

Page 2: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

¿QUE ES UN PROCESO ?

PRODUCCI ON DE AMONIACO

Page 3: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

¿QUE ES UN PROCESO ?PRODUCCI ON DE ACIDO CLORHI DRI CO

Page 4: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

¿QUE ES UN PROCESO ?

PRODUCCION

DE

HIDROXIDO

DE SODIO

Producción de detergentes

Page 5: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

ESQUEMA GENERAL DE UN PROCESO QUÍMICO-INDUSTRIAL

MATERIAS PRIMAS

PRODUCTOS

RECIRCULACION

OPERACION BASICA FISICA

REACCION QUIMICA

OPERACION BASICA FISICA

RESIDUOS

PLANTA

TRATAMIENTO

RESIDUOS

NO CONTAMINANTES

MATERIAS PRIMAS

PRODUCTOS

RECIRCULACION

OPERACION BASICA FISICA

REACCION QUIMICA

OPERACION BASICA FISICA

RESIDUOS

PLANTA

TRATAMIENTO

RESIDUOS

NO CONTAMINANTES

Page 6: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

ESQUEMA PARTICULARIZADO DE UN PROCESO QUÍMICO-INDUSTRIAL

MATERIAS PRIMAS

PRODUCTOS

RECIRCULACION

PREPARACION DE LAS MATERIAS PRIMAS:

REACCION QUIMICA: MEZCLADO,EMULSIFICACION, PRECIPITACION, CRISTALIZACION.

SEPARACION: FILTRACION, SEDIMENTACION,CENTRIFUGACION, SECADO

RESIDUOS

PLANTA

TRATAMIENTO

RESIDUOS

NO CONTAMINANTES

AGITACION, MOLIENDA, DISPERSION

TRANSPORTE NEUMATICO, BOMBEO, DOSIFICACION

ACONDICIONAMIENTO: GRANULACION, AGLOMERACION,EXTRUSION, CALCINADO

TRANSPORTE NO DESTRUCTIVO,CONSERVACION , ENVASADO

Page 7: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

CUANTOS PROCESOS INDUSTRIALES EXISTEN?

• Operación unitaria• Proceso unitario

Page 8: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

OPERACIÓN UNITARIA

Page 9: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

PROCESO UNITARIO

Page 10: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

EJERCICIO IDENTIFICAR LOS PROCESOS Y OPERACIONES UNITARIAS

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

Page 11: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

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

Page 12: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

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.

Page 13: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

• ¿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.

Page 14: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

¿Qué gas presenta mayor solubilidad según la Figura?

Page 15: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

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?

Page 16: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES UNITARIAS

PROPIEDAD

MATERIA

ENERGIA

CANTIDAD DE MOVIMIENTO

FUERZA IMPULSORA

∆[ ] y ∆ P (GASES)

∆ T

∆ v

Page 17: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

ABSORCIÓN

Page 18: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

ABSORCIÓN

Page 19: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)
Page 20: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

COLUMNAS DE RELLENO

Anillos Fenske

Hélices

Sillas Intalox

Anillos Pall

Sillas BerlAnillos de vidrio

Anillos Raschig

Page 21: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

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

Page 22: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

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

Page 23: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

¿COMO SE LLAMA EL PROCESO INVERSO A LA ABSORCIÓN?

Page 24: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

ADSORCION

Page 25: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

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.

Page 26: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

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.

Page 27: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

Que sustancias se usan para adsorber?

• ALMIDÓN

• TALCO

• CARBONATO DE CALCIO

Page 28: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

Sustancias que se usan para adsorber• Caolín (Al2 Si2O5(OH)4).

• Carbón activado

• Trisilicato de magnesio (2MgO 3SiO2 H2O).

Page 29: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

• SILICA-GEL

• ESTEARATO DE ZINC

Page 30: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

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.

Page 31: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

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

Page 32: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

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.

Page 33: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

• ¿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.

Page 34: Operaciones Unitarias Absorcion Adsorcion (1)

PREGUNTAS