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DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
DISEÑO BÁSICO DE PROCESOSDISEÑO BÁSICO DE PROCESOS
2
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
SISTEMA DE SEPARACIONSISTEMA DE SEPARACION
2
Actualmente la Organización de las Naciones Unidas Para el Desarrollo Integral (ONUDI) apoya un enfoque integral denominado Producción Más Limpia (P+L), a fin de desarrollar Procesos de Producción que no afecten, o muy poco, el medio ambiente desde el inicio, para no tener que tratar los efluente residuales.
Videos:
El margen competitivo (Auditoria de desechos sólidos (17 min) T-22
Dinero tirado al drenaje (reducción de desechos) (17 min u-5 min 20 seg)
T-23
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2EVAPORADOR
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
EVAPORADOR
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
DESTILADOR
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
DESTILADOR
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
DESTILADOR
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
EXTRACTOR
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
CRISTALIZADOR
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
CRISTALIZADOR
I.P.N. ESIQIE Consultor. Jorge S. Morán Guzmán
EQUIPO DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN CENTRIFUGACIÓN
Centrífuga con canastilla perforada
5
I.P.N. ESIQIE Consultor. Jorge S. Morán Guzmán
EQUIPO DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN CENTRIFUGACIÓN
Centrífuga con gusano rotatorio
5
I.P.N. ESIQIE Consultor. Jorge S. Morán Guzmán
EQUIPO DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN
DEVOLATILIZADOR DE TAMBOR
5
I.P.N. ESIQIE Consultor. Jorge S. Morán Guzmán
EQUIPO DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN
FILTRO DE TAMBOR ROTATORIO
5
I.P.N. ESIQIE Consultor. Jorge S. Morán Guzmán
EQUIPO DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN
AGOTADOR
Y
CONCENTRADOR
5
TECNOLOGIA DE LOS POLIMEROS ITECNOLOGIA DE LOS POLIMEROS I
I.P.N. ESIQIE Consultor. Jorge S. Morán Guzmán
EQUIPO DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN
AGOTADOR
VERTICAL
5
EQUIPO DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN SECADOR ROTATORIO
5
EQUIPO DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN SECADOR ROTATORIO
5
EQUIPO DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN SECADOR ROTATORIO
5
EQUIPO DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN SECADOR ROTATORIO
5
EQUIPO DE SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN
SECADOR POR ASPERSIÓN
5
6I.P.N. ESIQIE Consultor. Jorge S. Morán Guzmán
POLIMERIZACIÓN POR SOLUCIÓN CON RECUPERACIÓN POR CENTRIFUGACIÓN, SECADO ROTATORIO, COLECTOR DE POLVO Y ALMACENAJE NEUMÁTICO
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
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DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
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DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
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DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
DISEÑO DBASICO DE PROCESOS
2
SÍNTESIS DEL SISTEMA DE SEPARACIÓN
OBJETIVOSEPARAR LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA Y PROPONER LAS MEJORES SECUENCIAS DE SEPARACIÓN
SECUENCIAS DE SEPARACIÓN
SON UNIDADES DE SEPARACIÓN CONECTADAS
ENTRE SÍ.
CADA UNIDAD DE SEPARACIÓN TENDRÁ UNA
ENTRADA Y DOS SALIDAS
NO HAY RECIRCULACIONES, ES DECIR, EL
SISTEMA ES ACÍCLICO
PARA SINTETIZAR EL SISTEMA DE SEPARACIÓN, SE ESTABLECE PRIMERO EL DIAGRAMA DE PROCE-SAMIENTO Y DE AHÍ PROVIENEN LAS MEZCLAS A SEPARAR (EFLUENTE DE LOS REACTORES).
SE REQUIERE SABER LAS SIGUIENTES PROPIEDADES:
DENSIDADES
TEMPERATURAS DE EBULLICIÓN
SOLUBILIDADES EN DIFERENTES SOLVENTES
TEMPERATURAS DE FUSIÓN
TAMAÑO DE PARTÍCULAS
PERMEABILIDADES
FACTORES A CONSIDERAR PARA LA ELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
PROPIEDAD A EXPLOTAR
CANTIDADES O FLUJOS DE LAS ESPECIES
EFECTO QUE PUDIERA TENER LA OPERACIÓN SOBRE LAS ESPECIES
QUÍMICAS
PUREZA QUE SE REQUIERE DEL PRODUCTO
COSTO DE LA OPERACIÓN
MADUREZ DE LA TECNOLOGÍA (COMPROBADA)
UNA DE LAS COMUNES, SOBRE TODO EN LOS PROCESOS
PETROQUÍMICOS Y DE REFINACIÓN ES LA DESTILACIÓN
SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
PROPIEDAD A EXPLOTAR TECNOLOGÌA
TEMPERATURA DE EBULLICIÒN EVAPORACIÓN, DESTILACIÓN
TAMAÑO DE PARTÍCULA FILTRACIÓN
SOLUBILIDADABSORCIÓN, CRISTALIZACIÓN, EXTRACCIÓN LÍQUIDO - LÍQUIDO
TEMPERATURA DE FUSIÓN CRISTALIZACIÓN
DENSIDAD CENTRIFUGACIÓN
CONSIDEREMOS QUE LA PROPIEDAD A EXPLOTAR ES LA TEMPERATURA DE EBULLICIÓN O BIEN LA DIFERENCIA DE LA TEMPERATURA DE EBULLICIÓN
COMPUESTO T EB.
ºK
METANO A 111.657
ETANO B 184.616
PROPANO C 225.7
MEZCLA A
SEPARAR
GRADO DE FACILIDAD DE SEPARACIÓN
VOLATILIDAD RELATIVA
ÍNDICE DE LA SEPARABILIDAD RELATIVA DE DOS ESPECIES QUÍMICAS i y j Y SE DEFINE COMO :
ij = Ki / Kj
DONDE K ES LA RELACIÓN DE EQUILIBRIO VAPOR-LÍQUIDO
Ki = yi / xi
y = FRACCIÓN MOL EN LA FASE VAPOR
x = FRACCIÓN MOL EN LA FASE LÍQUIDA
SI ij = i / j 1.1 DESTILACIÓN SIMPLE.
SI ES MENOR, SE UTILIZA DESTILACIÓN EXTRACTIVA
CONSIDERANDO SELECCIONADA LA TECNOLOGÍA, EL PROBLEMA DE SÍNTESIS SE CONVIERTE EN DEFINIR LA SECUENCIA DE SEPARACIÓN.
REGLAS HEURÍSTICAS
SEPARAR PRIMERO LAS ESPECIES PELIGROSAS O
CORROSIVAS
UTILIZAR LA SECUENCIA DE SEPARACIÓN MÁS
ECONÓMICA.
PROCURAR SEPARAR EN PARTES IGUALES
DEJAR AL FINAL LAS SEPARACIONES DIFÍCILES
PROCEDIMIENTO DE SOLUCIÓN
FACTOR DE FACILIDAD DE SEPARACIÓNCOEFICIENTE DE FACILIDAD DE SEPARACIÓN
(NADGIR Y LIU)
COSTO RELATIVO DE SEPARACIÓN
FLUJO HACIA EL DOMO DE LA COLUMNA
A) MEZCLA DE DOS COMPUESTOS
B) MEZCLA DE TRES COMPUESTOS
1
2
1
2
S1
1
2
3 2
3
1 2
3
S1 S21
2
3
1
21
23
S1 S2
ALTERNATIVA 1 ALTERNATIVA 2
C) MEZCLA DE CUATRO COMPUESTOS
1
2
3
42
3
4
1 3
3
44
S1 S2 S3
1
2
3
4
S1
2 1 2
2
3
4
4 3
S2 S3
1
2
3
4 3
4
1
2
3
1
21
2
3
4
1
2
3
4
S1 S2 S3
42
3
1 2
3
S1 S2 S3
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
1
2
S1 S2 S3
ALTERNATIVA 1 2
3
ALTERNATIVA 2
ALTERNATIVA 3 ALTERNATIVA 4
ALTERNATIVA 5
NO. DE COMPO-NENTES
NO. DE EQUIPOS DE SEPARACIÓN
NO. DE SECUEN-CIAS POSIBLES
2 1 1
3 2 2
4 3 5
5 4 14
6 5 42
7 6 132
8 7 429
9 8 1430
10 9 4862
NO. EQUIPO = NO. COMPONENTE - 1
NO. SEC =[2 (NO. COMP – 1)] !
NO. COMP ! (NO. COMP –1)!
NÚMERO DE SECUENCIAS POSIBLES
COSTO RELATIVO DE SEPARACIÓN, CRS
CRS = CARGA Ó FLUJO QUE ENTRA AL SEPARADOR GRADO DE FACILIDAD DE SEPARACIÓN
PARA UNA SECUENCIA COMPLETA
CRS =Di ij
SEPARADOR
K=1
Di ij
CRS =
FACILIDAD DE SEPARACIÓN ENTRE LOS COMPUESTOS CLAVE
REGLAS HEURÍSTICAS
1- ELIMINAR PRIMERO LAS ESPECIES CORROSIVAS Y PELIGROSAS
2- SELECCIONAR LA ALTERNATIVA MÁS ECONÓMICA
3
4
1
2
3
42
3
4
1
3
4
2
S1 S2 S3
D3 + D4
CRS = D1 + D2 + D3 + D4
D2 + D3 + D4
+ + = 18 D /
GENERACIÓN DE REGLAS HEURÍSTICAS
CASO A
D1 + D2 + D3 = D D4 = 4D
ALTERNATIVA 1
1
2
3
4
S1
1 2
2
3
4
4 3
S2 S3
CRS = D1 + D2 + D3 + D4
D2 + D3 + D4
+ + D2 + D3
2
3
ALTERNATIVA 2
= 15 D /
CASO A
D1 + D2 + D3 = D D4 = 4D
CRS = D1 + D2 + D3 + D4
D2 + D3 + D4
+ + D2 + D3
1
2
3
4
3
4
1
2
1
2
3
4
S1 S2 S3
= 14 D /
ALTERNATIVA 3
CASO A
D1 + D2 + D3 = D D4 = 4D
1
2
31
2
3
4
42
3
1 2
3
S1 S2 S3
CRS = D1 + D2 + D3 + D4
D1 + D2 + D3
+ + D2 + D3
ALTERNATIVA 4
= 12 D /
CASO A
D1 + D2 + D3 = D D4 = 4D
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
1
2
S1 S2 S3
CRS = D1 + D2 + D3 + D4
D1 + D2 + D3
+ + D1 + D2
ALTERNATIVA 5
= 12 D /
CASO A
D1 + D2 + D3 = D D4 = 4D
1
2
3
42
3
4
1 3
3
44
S1 S2 S3
1
2
3
4
S1
2 1 2
2
3
4
4 3
S2 S3
1
2
3
4 3
4
1
2
3
1
21
2
3
4
1
2
3
4
S1 S2 S3
42
3
1 2
3
S1 S2 S3
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
1
2
S1 S2 S3
ALTERNATIVA 1
2
3
ALTERNATIVA 2
ALTERNATIVA 3 ALTERNATIVA 4
ALTERNATIVA 5
CRS = 18 D / CRS = 15 D /
CRS = 14 D / CRS = 12 D /
CRS = 12 D /
CASO A
D1 = D2 = D3 =D D4 = 4D
SEPARE PRIMERO LOS COMPUESTOS QUE ESTÉN EN MAYOR PROPORCIÓN
1
2
3
42
3
4
1 3
3
44
S1 S2 S3
1
2
3
4
S1
2 1 2
2
3
4
4 3
S2 S3
1
2
3
4 3
4
1
2
3
1
21
2
3
4
1
2
3
4
S1 S2 S3
42
3
1 2
3
S1 S2 S3
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
1
2
S1 S2 S3
ALTERNATIVA 1
2
3
ALTERNATIVA 2
ALTERNATIVA 3 ALTERNATIVA 4
ALTERNATIVA 5
CRS = 9 D / CRS = 9 D /
CRS = 8 D / CRS = 9 D /
CRS = 9 D /
CASO B
D1 = D2 = D3 =D4
PROCURE SEPARAR EN PARTES IGUALES
1
2
3
42
3
4
1 3
3
44
S1 S2 S3
1
2
3
4
S1
2 1 2
2
3
4
4 3
S2 S3
1
2
3
4 3
4
1
2
3
1
21
2
3
4
1
2
3
4
S1 S2 S3
42
3
1 2
3
S1 S2 S3
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
1
2
S1 S2 S3
ALTERNATIVA 1
2
3
ALTERNATIVA 2
ALTERNATIVA 3 ALTERNATIVA 4
ALTERNATIVA 5
CRS = 15 D / CRS = 13 D /
CRS = 16 D / CRS = 13 D /
CRS = 15 D /
CASO C D1 = D2 = D3 =D4
LAS SEPARACIONES DIFÍCILES ES MEJOR DEJARLAS AL FINAL
EJEMPLOS DE DETERMINACIÓN
DE SECUENCIAS DE SEPARACIÓN CON
DESTILACIÓN SIMPLE UTILIZANDO EL
METODO DE NADGIR-LIU
EJEMPLO: SÍNTESIS DE UNA SECUENCIA DE SEPARACIÓN PARA LA MEZCLA CUYAS PROPIEDADES SE MUESTRAN. SE SUPONE SEPARACIÓN CON EFICIENCIA DEL 100 %. SE UTILIZAN TEMPE-RATURAS DE EBULLICIÓN
COMPUESTO FLUJO
mol / h
T EB.
ºC
H2 A 18 -253
CH4 B 5 -161
ETILENO C 24 -104
ETANO D 15 -88
PROPILENO E 14 -48
PROPANO F 6 -42
PESADOS G 8 -1
NO SE REQUIRE SEPARA EL H2 DEL CH4
LOS COMUESTOS DEBEN ESTAR ORDENADOS DEL MÁS LIGERO AL MÁS PESADO
COMPUESTO FLUJO
mol / h
T EB.
ºC
=
T ij
Di=D/F
Di=F/D
CFS =
Di
H2 A 18 -253
CH4 B 5 -16157 0.34 19.38
ETILENO C 24 -10416 0.91 14.56
ETANO D 15 -8840 0.45 18.0
PROPILENO E 14 -486 0.18 1.1
PROPANO F 6 -4241 0.09 3.69
PESADOS G 8 -1
1
5
4
3
2
S1 S2
S3 S4 S5
HCDEFG
H2 METANO
HC
H
C
EFG
DEFG
D
EF
G F
E
H
SECUENCIA DE SEPARACIÓN
COMPUESTO FLUJO
mol / h
T EB.
ºCCFS
H2 A 18 -253
CH4 B 5 -161 19.38
ETILENO C 24 -104 14.56
ETANO D 15 -88 18.0
PROPILENO E 14 -48 1.1
PROPANO F 6 -42 3.69
PESADOS G 8 -1
ESTIMACIÓN DE FLUJO DE VAPOR QUE SE DIRIGE AL DOMO DE LA COLUMNA DE DESTILACIÓN
FV = (FA + FB + .... + FCL) + (FA + FB + .... + FCL + .... + FCP) RF
VR -1
FV = FLUJO DE VAPOR EN EL DOMO DE LA COLUMNA
FCL = FLUJO COMPONENTE CLAVE LIGERO
FCP = FLUJO COMPONENTE MÁS PESADO
RF = RELACIÓN DE REFLUJO (1.1)
VR = VOLATILIDAD RELATIVA DE LOS COMPONENTES ADYACENTES
FA, FB SON LOS COMPONENTES PRESENTES EN LA COLUMNA DE DESTILACIÓN
COMPUESTO FRACCIÓN
MOL ij =
(ij – 1) X 100
Di=D/F
Di=F/D
CFS =
Di
N PROPANO A .052 100 .05263 5.263
I - BUTANO B .151.33 33 .25 8.25
N BUTANO C .252.4 140 .8188 114.63
I - PENTANO D .201.25 25 .5384 13.46
N - PENTANO E .35
EJEMPLO: SÍNTESIS DE UNA SECUENCIA DE SEPARACIÓN PARA LA MEZCLA CUYAS PROPIEDADES SE MUESTRAN. SE SUPONE SEPARACIÓN CON EFICIENCIA DEL 100 %. SE UTILIZAN VOLATILIDADES RELATIVAS
S1 S3
S2
S4
ABCDE
ABC
A
C
AB
DE
D
E
B
SECUENCIA DE
SEPARACIÓN
COMPUESTO FRACCIÓN
MOLi
jCFS
N PROPANO A .05 2 5.263
I - BUTANO B .15 1.33 8.25
N BUTANO C .25 2.4 114.63
I - PENTANO D .20
1.25 13.46
N - PENTANO E .35
B
AB
1ª ALTERNTIVA
FV = 5.8257
S1 S3
S2
S4
ABCDE
ABC
C
A AB
DE
D
E
SECUENCIA DE
SEPARACIÓN
COMPUESTO FRACCIÓN
MOLi
jCFS
N PROPANO A .05 2 5.263
I - BUTANO B .15 1.33 8.25
N BUTANO C .25 2.4 114.63
I - PENTANO D .20
1.25 13.46
N - PENTANO E .35
BBC
2ª ALTERNATIVA
FV = 5.8840
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