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Prefacio xvAgradecimientos xviiAcerca del autor xixNomenclatura xxi
Capítulo 1 Introducción a la ingeniería de procesos de separación 1
1.1. Importancia de las separaciones 1 1.2. El concepto de equilibrio 2 1.3. Transferencia de masa 4 1.4. Métodos para resolver los problemas 5 1.5. Prerrequisitos 7 1.6. Otras fuentes sobre ingeniería de procesos de separación 8 1.7. Resumen–Objetivos 9 Referencias 9 Tarea 10
Capítulo 2 Destilación instantánea 12
2.1. Método básico de destilación instantánea 12 2.2. Forma y fuentes de los datos de equilibrio 14 2.3. Representación gráfica del equilibrio binario vapor-líquido 16 2.4. Destilación instantánea binaria 21
2.4.1. Procedimiento secuencial de solución 21 Ejemplo 2-1. Separador de evaporación instantánea para etanol y agua 242.4.2. Procedimiento de solución simultánea 27
2.5. Equilibrio vapor-líquido con varios componentes 29 2.6. Destilación instantánea de varios componentes 34 2.7. Convergencia simultánea con varios componentes 40 2.8. Cálculo de los tamaños 45 2.9. Uso de tambores de destilación existentes 49 2.10. Resumen–Objetivos 50 Referencias 51 Tarea 52 Apéndice al capítulo 2 Simulación en computadora de la destilación instantánea 59
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Capítulo 3 Introducción a la destilación en columna 65
3.1. Desarrollo de una cascada de destilación 65 3.2. Equipo de destilación 72 3.3. Especificaciones 74 3.4. Balances externos de la columna 76
3.5. Resumen–Objetivos 81 Referencias 81 Tarea 81
Capítulo 4 Destilación en columna: balances internos, etapa por etapa 86
4.1. Balances internos 86 4.2. Métodos de solución de etapa por etapa, para destilación binaria 90
4.3. Introducción al método de McCabe-Thiele 97 4.4. Línea de alimentación 101
4.5. Método completo de McCabe-Thiele 109
4.6. Perfiles para destilación binaria 112 4.7. Calentamiento con vapor directo 114
4.8. Procedimiento general de análisis McCabe-Thiele 118
4.9. Otras situaciones en las columnas de destilación 1254.9.1. Condensadores parciales 1254.9.2. Vaporizadores totales 1264.9.3. Corrientes laterales o líneas de salida 1264.9.4. Vaporizadores intermedios y condensadores intermedios 1284.9.5. Columnas de agotamiento y enriquecimiento 129
4.10. Condiciones límite de operación 1304.11. Eficiencias 1334.12. Problemas de simulación 1354.13. Usos nuevos para columnas viejas 1364.14. Reflujo subenfriado y vapor sobrecalentado al plato inferior 1384.15. Comparaciones entre los métodos analíticos y los gráficos 1404.16. Resumen–Objetivos 142 Referencias 143 Tarea 144 Apéndice al capítulo 4 Simulaciones de destilación binaria en computadora 158
Capítulo 5 Introducción a la destilación de varios componentes 161
5.1. Dificultades de cálculo 161
5.2. Perfiles para destilación de varios componentes 167 5.3. Resumen–Objetivos 172 Referencias 172 Tarea 172
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Capítulo 6 Procedimientos de cálculo exacto para destilación de varios componentes 176
6.1. Introducción a la solución matricial para destilación de varios componentes 176 6.2. Balances de masa de componentes en forma de matrices 178 6.3. Proposición inicial para tasas de flujo 181 6.4. Cálculos de punto de burbuja 181
6.5. Método θ de convergencia 184
θ 6.6. Balances de energía en forma matricial 191 6.7. Resumen–Objetivos 194 Referencias 195 Tarea 195 Apéndice al capítulo 6 Simulaciones en computadora de columnas
de destilación de varios componentes 200
Capítulo 7 Métodos abreviados aproximados para destilación de varios componentes 205
7.1. Reflujo total: Ecuación de Fenske 205
7.2. Reflujo mínimo: Ecuaciones de Underwood 210
7.3. Correlación de Gilliland para la cantidad de etapas a relación de reflujo finita 215
7.4. Resumen–Objetivos 219 Referencias 219 Tarea 220
Capítulo 8 Introducción a métodos complejos de destilación 225
8.1. Ruptura de azeótropos con otros separadores 225
8-2. Procesos de destilación azeotrópica binaria heterogénea 2278.2.1. Azeótropos heterogéneos binarios 2278.2.2. Secado de compuestos orgánicos parcialmente miscibles con agua 230
8.3. Destilación por arrastre de vapor 234 8.4. Procesos de destilación a dos presiones 238 8.5. Sistemas ternarios complejos de destilación 239
8.5.1. Curvas de destilación 2408.5.2. Curvas de residuo 243
8.6. Destilación extractiva 245 8.7. Destilación azeotrópica con solvente agregado 251 8.8. Destilación con reacción química 255 8.9. Resumen–Objetivos 258 Referencias 258 Tarea 260 Apéndice al capítulo 8 Simulación de sistemas complejos de destilación 270
Capítulo 9 Destilación intermitente 276
9.1. Destilación intermitente binaria: Ecuación de Rayleigh 278
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9.2. Destilación intermitente binaria simple 279
9.3. Destilación intermitente a nivel constante 283 9.4. Destilación intermitente por arrastre con vapor de agua 284 9.5. Destilación intermitente en varias etapas 285
9.5.1. Relación de reflujo constante 286
9.5.2. Relación de reflujo variable 290 9.6. Tiempo de operación 291 9.7. Resumen–Objetivos 292 Referencias 292 Tarea 293
Capítulo 10 Diseño de columnas de platos y empacadas 301
10.1. Descripción de los equipos en las columnas de platos 30110.1.1. Platos, bajantes y vertederos 30410.1.2. Entradas y salidas 306
10.2. Eficiencias de platos 309
10.3. Cálculo del diámetro de la columna 314
10.4. Distribución y consideraciones hidráulicas para platos perforados 320
10.5. Diseño de platos de válvulas 327 10.6. Introducción al diseño de columnas empacadas 329 10.7. Partes internas de las columnas empacadas 329 10.8. Altura del empaque. Método de la Hetp 331 10.9. Inundación de la columna empacada y cálculo del diámetro 333
10.10. Consideraciones económicas 34110.11. Resumen–Objetivos 345 Referencias 345 Tarea 348
Capítulo 11 Economía y conservación de energía en la destilación 354
11.1. Costos de destilación 354 11.2. Efectos de la operación sobre los costos 359
11.3. Cambios en capacidades de la planta 366 11.4. Conservación de la energía en la destilación 366 11.5. Síntesis de secuencias de columnas para destilación de varios componentes
casi ideales 370
11.6. Síntesis de sistemas de destilación para mezclas ternarias no ideales 376
11.7. Resumen–Objetivos 380 Referencias 380 Tarea 382
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Capítulo 12 Absorción y arrastre 385
12.1. Equilibrios de absorción y arrastre 387 12.2. Líneas de operación para absorción 389
12.3. Análisis del arrastre 394 12.4. Diámetro de la columna 396 12.5. Solución analítica: La ecuación de Kremser 397
12.6. Absorbedores y separadores de arrastre con varios solutos diluidos 403 12.7. Solución matricial para absorbedores y separadores de arrastre
con soluciones concentradas 406 12.8. Absorción irreversible 410 12.9. Resumen–Objetivos 411 Referencias 412 Tarea 413 Apéndice al capítulo 12 Simulaciones de absorción y arrastre en computadora 421
Capítulo 13 Extracción inmiscible, lavado, lixiviación y extracción supercrítica 424
13.1. Procesos y equipos de extracción 424 13.2. Extracción a contracorriente 428
13.2.1. Método de McCabe-Thiele para sistemas diluidos 428
13.2.2. Método de Kremser para sistemas diluidos 434 13.3. Extracción fraccionada diluida 435 13.4. Extracción en una etapa y con flujo cruzado 439
13.5. Extracción con fases inmiscibles y concentradas 443 13.6. Extracción intermitente 444 13.7. Procedimientos generalizados de McCabe-Thiele y de Kremser 445 13.8. Lavado 448
13.9. Lixiviación 45213.10. Extracción con fluido supercrítico 45413.11. Aplicación a otras separaciones 45713.12. Resumen–Objetivos 457 Referencias 457 Tarea 459
Capítulo 14 Extracción de sistemas parcialmente miscibles 468
14.1. Equilibrios en extracción 468 14.2. Cálculos en mezclado y la regla de la palanca 471 14.3. Sistemas de una etapa y flujo cruzado 474
14.4. Cascadas de extracción a contracorriente 47714.4.1. Balances externos de masa 47714.4.2. Puntos de diferencia y cálculos de etapa por etapa 47914.4.3. Problema completo de extracción 483
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14.5. Relación entre los diagramas de McCabe-Thiele y triangulares 485 14.6. Flujo mínimo de solvente 486 14.7. Simulaciones de la extracción en computadora 488 14.8. Lixiviación con tasas de flujo variables 489
14.9. Resumen–Objetivos 492 Referencias 492 Tarea 493 Apéndice al capítulo 14 Simulación de la extracción en computadora 499
Capítulo 15 Análisis de la transferencia de masa 501
15.1. Fundamentos de la transferencia de masa 501 15.2. Análisis de las columnas de destilación con altura y número de unidades
de transferencia (HTU y NTU) 504
15.3. Relación entre HETP y HTU 511 15.4. Correlaciones de transferencia de masa para torres empacadas 513
15.4.1. Correlaciones detalladas para empaques aleatorios 513
15.4.2. Correlaciones sencillas 520 15.5. Análisis HTU-NTU de absorbedores y separadores de arrastre 521
15.6. Análisis HTU-NTU de absorbedores concurrentes 526 15.7. Transferencia de masa en un plato 528
15.8. Resumen–Objetivos 531 Referencias 531 Tarea 532
Capítulo 16 Introducción a los procesos de separación con membrana 535
16.1. Equipos de separación con membrana 537 16.2. Conceptos relacionados con las membranas 541 16.3. Permeación de gases 544
16.3.1. Permeación de mezclas binarias de gases 54416.3.2 Permeación binaria en sistemas perfectamente mezclados 547
16.3.3 Permeación de varios componentes en sistemas perfectamente mezclados 555
16.4. Ósmosis inversa 55816.4.1. Análisis de la ósmosis y la ósmosis inversa 558
16.4.2. Determinación experimental de las propiedades de las membranas 564
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16.4.3. Determinación de la polarización de concentración 566
16.4.4. Ósmosis inversa con soluciones concentradas 573 16.5. Ultrafiltración 573
16.6. Pervaporación 579
16.7. Efectos de la pauta de flujo general 588
16.7.1. Permeación binaria con flujo cruzado 59016.7.2. Permeación binaria concurrente 59216.7.3. Flujo binario a contracorriente 594
16.8 Resumen–Objetivos 595 Referencias 596 Tarea 597 Apéndice al capítulo 16 hojas de cálculo para cálculos con pautas de flujo,
para permeación de gases 60316.A.1. Flujo cruzado 60316.A.2. Flujo concurrente 60516.A.3. Flujo a contracorriente 607
Capítulo 17 Introducción a la adsorción, cromatografía e intercambio iónico 609
17.1. Sorbentes y equilibrio de sorción 61017.1.1. Definiciones 61017.1.2. Tipos de sorbente 61217.1.3. Comportamiento de equilibrio en adsorción 615
17.2. Análisis del movimiento de soluto para sistemas lineales: fundamentos y aplicaciones a la cromatografía 62117.2.1. Movimiento del soluto en una columna 62317.2.2. Teoría del movimiento del soluto para isotermas lineales 62517.2.3. Aplicación de la teoría lineal del movimiento del soluto a ciclos
de purga y a la cromatografía de elución
17.3. Análisis de movimiento de soluto para sistemas lineales: Adsorción térmica y con variación de presión, y movimiento simulado de lecho 63117.3.1. Adsorción con oscilación de temperatura 631
17.3.2. Adsorción con oscilación de presión 641
17.3.3. Lechos móviles simulados 649
17.4. Análisis de movimiento no lineal del soluto 65417.4.1. Ondas difusas 655
626
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17.4.2. Ondas de choque 658
17.5. Intercambio iónico 66317.5.1. Equilibrio en el intercambio iónico 66417.5.2. Movimiento de los iones 667
17.6. Transferencia de masa y energía 67217.6.1. Transferencia de masa y difusión 67217.6.2. Balances de masa en la columna 67417.6.3. Transferencia de masa con parámetro agrupado 67517.6.4. Balances de energía y transferencia de calor 67617.6.5. Deducción de la teoría del movimiento del soluto 67717.6.6. Simuladores detallados 678
17-7. Soluciones de transferencia de masa para sistemas lineales 67817.7.1. Solución de Lapidus y Amundson para equilibrio local con dispersión 67917.7.2. Superposición en sistemas lineales 680
17.7.3. Cromatografía lineal 683
17.8. Método LUB para sistemas no lineales 687
17.9. Lista de control para diseño y operación en la práctica 69117.10. Resumen–Objetivos 693 Referencias 693 Tarea 696 Apéndice al capítulo 17 Introducción al simulador Aspen Chromatography 708
Guía de localización de problemas en Aspen Plus para separaciones 713
Respuestas a problemas seleccionados 717
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′
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′′
′
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′
′
−
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μ ρμ ρ
−
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αβγδδ
νεηθλμμρρσφφψ ρ ρψψ
′
′
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′
′
′
μ
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α
π
πθθ′ ′ ′μν μ ρρrλ
ω
−
−
−
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−
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−
′
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F
ε
ε
ε
ε
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β
γ
εεεr
r
rrrsssτζ
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Productos.Materiasprimas
Subproductos
Separadores
Reactor
Recirculación
Separador
Separacióny
purificación
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PLíquido, TLíquido
PVapor, TVapor
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1
2
3
4
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6 7
8
9
10
11
12
13
1415
16 17
Paramatrices
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Alimentación
Bomba Calentador Válvula
Separadorde niebla
Ttamb
Ptamb
QH
F, zTl, p l
V, yHV
L, xhL
TF
PF
hF
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−
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Azeótropo
p = l atm
xE
yE
Isoterma
Vapor
Líquido
T°C
Azeótropo
p = l atm
xE o yE
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Línea de rocío, 1 kg/cm2
Enta
lpía
, K c
al/k
g
Isote
rma
de ví
nculo
Com
posi
ción
azeo
tróp
ica
Línea de ebullición, 1 Kg/cm2
Agua0 °C
Línea de congelación
Líquido
Concentración de alcohol, fracción en peso
SólidoHielo0 °C
Línea auxiliar para composiciones de equilibrio interpolar
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Vaporsaturado
Líneaauxiliar
Isoterma
Líquidosaturado
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Líneade unión
Líneade unión
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−
−
− −
− −
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línea de operaciónpendiente = L/V
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FVFL
Líneade unión
Alimentación
P = Ptamb
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TEM
PERA
TURA
, °C
PRES
IÓN
, k P
a
MET
AN
O
ETIL
ENO
ETA
NO
PRO
PILE
NO
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PAN
O
ISO
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NO
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NO
ISO
PEN
TAN
ON
-PEN
TAN
ON
-HEX
AN
ON
-HEP
TAN
O
N-O
CTA
NO N
-NO
NA
NO
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TEM
PERA
TURA
, °C
PRES
IÓN
, k P
a
MET
AN
O
MET
AN
O
ETILE
NO
ETILE
NO
ETA
NO
ETA
NO
PRO
PILE
NO
PRO
PILE
NO
PRO
PAN
O
PRO
PAN
O
ISO
BUTA
NO
ISO
BUTA
NO
N-B
UTA
NO
N-B
UTA
NO
ISO
PEN
TAN
O
ISO
PEN
TAN
O
N-P
ENTA
NO
N-P
ENTA
NO
N-H
EXA
NO
N-H
EXA
NO
N-H
EPTA
NO
N-H
EPTA
NO
N-O
CTA
NO
N-O
CTA
NO
N-N
ON
AN
O
N-N
ON
AN
O
N-D
ECA
NO
N-D
ECA
NO
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−
− −− −− −− −− −
− −− −− −− −− −
− −− −
− −− −
°
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= −
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° °
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=°
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° °
°=
=
ptamb
Ttamb
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° °
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° °
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− −
Finalizar
Ingresar condicionesespecificadas
y datos de equilibrio
Estimar Ttamb
Calcular Ki (Ttamb, ptamb)
Estimar V/F
Resolver Ec. Rachford-Rice (2-42)
¿Es
Sí
Sí
Calcular xi, yi, L, V, H y h
EstimarTtamb
¿Se satisfaceel balance
de energía?
f(V/F) = 0
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°
° −
°
°
° < °
° =° =
°
°
° °
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° =
− < °
°
desconocidas
desconocidas
Ttamb = ?
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°
−
× − − × −
− × − × −
− × − × −
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°°
° °
––
–– –
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Líquido
Boquillade entrada
Nivelmáximo
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° °
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°°
° °
°r
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F1v =WL v =
80034 3.14 × 10−3 = 0.0722
Wv L 74503 0.6960
= 0.4433 0.6960 – 0.00314 = 6.5849 pies/s
0.00314
uperm = KtambL – v
v
°
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° °
CalentadorBomba
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°× − − × − × −
× − − × −
° ° °°
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r r
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°
°
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A
Acumulador
Agua de enfriamiento
Bajante
Etapa o plato
Alimentación
Bomba
Región de asentamiento
Vapor
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B
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C
Vista lateral
Bajante
Plato perforadoLíquido y vapor
Agujeros
Vertedor
Bajante Vertedor
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×
×
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z − xBD = (xD − xB
)F
TReflujo
Presión
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xD − zB = F − D = (
xD − xB
)F
FhF + Qc + QR = DhD + BhB
V1 = (L0 )D + D = (1 +
L0 )DD D
V1H1 + Qc = DhD + L0h0
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z − xBQc = (1 +L0 )D(hD − H1) = (1 +
L0 )(xD − xB
)F(hD − H1)D D
−
QR = DhD + BhB − FhF + (1 + L0 )D(H1 − hD)D
z xBQR = (xD xB
)FhD + (xD xB
)FhB FhF + (1 + L0 )(
xD xB
)F(H1 hD)D
xD xz Bz
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z − xB 0.3 − 0.05D = F (
xD − xB
) = 10,000 [0.8 − 0.05
] = 3333 kg/hr
− −
Qc = (1 +L0 )D(hD − H 1) = (1 + 3)(3333)(60 − 330) = −3,559,640 kcal/hrD
QR = (3333)(60) + (6667)(90) − (10,000)(30) − (−3,599,640) = 4,099,650 kcal/hr
Líquido saturado
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Colas
Alimentación
Destilado
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−
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×× ×
− × − × −
− × − × −
cal Btugmol °C
o1bmol °F
×
× ×
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× ×
× − − × −
− × − − × −
×
−
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− −
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−
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−
−
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−
=
− −
−
−
− −
− − −
− − −
−
− − − − − −
−
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⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⎢ − ⎪ λ ⎢ − ⎪ λ
−
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−
−
− − −−−
− − −
−
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− −
−
− − −
− −−
− − −
− −−
−
−−
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− −
80% en peso de etanol líquido saturado L0/D = 3
30% en peso de etanol, líquido saturado
5% en peso de etanol
F = 10,000 kg/hr
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PM
PM
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−
− −
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−
−
−
− −
Línea superior de operación Pendiente = L/V
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− −
Línea inferior de operación Pendiente = L
–/V–
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− −−
−
− −
− − − −
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−
− − −
−
−−
− −
−
−
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−
−−
− −
− − −
(etapa de alimentación)
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−−
− − − −
−−
− − − −
−
− −−
−
−
−−
`
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Líquido saturado (q = 1)
Línea y = x
Líquido subenfriado
(q > 1)Mezcla de dos fases
Vapor saturado
Vapor sobrecalentado
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qL Labajo de la alimentación arriba de la a
52 llimentación
tasa de flujo de alimentación
fV Varriba de la alimentación abajo de la
52 aalimentación
tasa de flujo de alimentación
Equilibrio
Arriba
Abajo
yabajo
Línea de alimentación
Línea y = x
yCMV
xMVC
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− −
−−
− − −
−
−− −
− −
−
− −
− − −
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Δ λ
−
Δλ
−−
− −
−−
www.FreeLibros.me
°
−−
− −− −
−
www.FreeLibros.me
− −− −
Líquido saturado
Etapa óptima de alimentación
www.FreeLibros.me
−
−
−
Línea de alimentación
Alimentación
Líneasuperior de operación
Línea inferior de operación
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− −
− −
www.FreeLibros.me
Fracción mol que sale de la etapa
Temperatura de la etapa,
°C
Flujos, kg mol/h, salen de la etapa
Ubicación de la etapa
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−
−
(aislado)LO líquido saturado
Etapa óptima de alimentación
Vapor de agua saturado puro
Líquido saturado
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− −
− −
−−
−−
−
−
−
−−
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−
− − −
Línea inferior de operación
Op. Sup.
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− −− −
−− −
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Corriente lateral
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La alimentación condensa 1 mol de vapor/4 moles Alim.
Vapor saturado
Alimentaciones óptimas
Líquido saturado
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−−
−
−
−
−
− −
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−
− −
′ ′
′ ′
′ −′ ′
−′
−′ − ′
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− −
−−
′
−
−
−
−−
−−
www.FreeLibros.me
−−
−−
−
′
− −
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−−
−−
4.9.1 Condensadores parciales
−
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4.9.2 Vaporizadores totales
4.9.3 Corrientes laterales o líneas de salida
Vapor destilado
Línea y = xLínea Sup. de Op.
yCMV
xCMV
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YCMV
xCMV
Intermedia
Superior
Inferior51/3 contactos Equil.
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4.9.4 Vaporizadores intermedios y condensadores intermedios
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4.9.5 Columnas de agotamiento y enriquecimiento
− −
yCMV
xCMV
Inferior
www.FreeLibros.me
yCMV
xCMV
Línea de alimentación
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− −
xCMV
yCMV
Línea y = x
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Estricción
yCMV yCMV
xCMV xCMV
Estricción
Conc. en la etapa
Vaporizador Alimentación Condensador
Ubicación en la etapa
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−−
www.FreeLibros.me
− −
− −
yj * en equilibrio
con xj
xj * en equilibrio
con yj
curva de pseudo-equilibrio
yCMV
xCMV
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−
− −
− −
Condensador total
Líquido o reflujo Sat.
Vaporizador parcial
yCMV
xCMV
(1er tanteo)
(2° tanteo)(3er tanteo)
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−
TReflujo
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− −
−
−−
−λ
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Ingresar condiciones especificadas y datos de equilibrio
Ajustar el equilibrio a la forma x = f(y)
Hacer cálculos de balance externo (opcional)
Calcular L/V, L–/V–, ecuación (4-25) y xI ecuación (4-38). Hacer xO = xD, poner i = 1
Calcular yi de la ecuación de operación superior
Poner i = i + 1 Calcular xi del equilibrio
Poner i = i + 1Sí
Sí
Calcular yi con la ecuación de operación inferior
¿Es
¿Es
Calcular xi del equilibrio
Calcular cantidad fraccionaria de etapas
Fin
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yCMV
xCMV
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yCMV
xCMV
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°λ
×
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Vapor
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F
1
2
3
P
B
xp
D
Bomba
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− −
www.FreeLibros.me
−−
−−
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99.4% recuperado de C4L/D = 3.5, líquido saturado
p = 101.3Plato óptimo de alimentación
99.7% recuperado de C5
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−
−
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− − − −
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× −
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Líquido, Derr. molal Const.
Líquido
Líquido
Flujo total
Vapor, Derr. molal Const.
No. de etapa
No. de etapa
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Tolueno (C. P.)
Benceno (C. L.)
Cumeno (no C.P.)
Número de etapa
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Tolueno (CL)
Cumeno (CP)
Benceno (CNP)
Número de etapa
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Xileno (CP)
Tolueno (CL)
Cumeno (CNP)
Benceno (CNL)
N° de etapa
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www.FreeLibros.me
www.FreeLibros.me
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u
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Ingresar: Datos de equilibrio y entalpía
Ingresar: Condiciones especificadas
Seleccionar Lj, Vj y Tj iniciales en cada etapa
Calcular valores de K para todos los componentes en cada etapa
Resolver el balance de masa de componentes y las ecuaciones de equilibrio en forma matricial, Ecs. (6-1) a (6-13)
Calcular temperaturas en cada etapa usando convergencia u y cálculos de punto de burbuja. Ecs. (6-17) a (6-25)
Prueba de convergencia: ¿Es u = 1.00?
Guardar balance de energía en cada etapa. Calcular Lj y Vj. Ecs. (6-26) a (6-39)
Prueba de convergencia:
Ecs. (6-40)
Sí
Fin
Se satisface
Sustitución directa, nuevas Lj y vj
Sustitución directa nueva Tj
No se satisface
No
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−
− − − −
−
, − ,− −
, , −
,− , −− ,
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,− , ,
− −
−
−
,
, ,
−
− − −
, ,
, − ,
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−
− − − −−
≤ ≤− −
− −
− − −
− −
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−−
−
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α −
α
Estimar T
Calcular Ki(T, p, xi)
¿Es
Sí
FIN T = TPB
Estimar nueva T
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Σ
Σ Σ
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, − − , − −
u
u
u
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θ
θθ
u
u
θ
θ
−
u
, ,
u
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, ,
,
,
−
u
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−
− −
− −
−
−
−
−
− −
,,,,
u
www.FreeLibros.me
u
u
3
3 3
′′
3 3
−
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−−
− −
,,,,
−
−
− −
− − − − −
− −
−
,
, − , − −
, ,
u
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u
θθ θ
′ θ ′ θ − ×
θθ θ
′ θ ′ θ −
θθ θ −
× −
→ θ
θθ
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144° 123° 67°
− −
−
www.FreeLibros.me
−
−
−−
−
−
− −
− −
− − − − − −
− − − −
www.FreeLibros.me
−
−− − −
− −− −−
− − − − − −
, −
λ −
−
− −
− −
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− −ε ε
− −
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u
www.FreeLibros.me
u
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−
www.FreeLibros.me
www.FreeLibros.me
www.FreeLibros.me
www.FreeLibros.me
www.FreeLibros.me
www.FreeLibros.me
α
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−
−
α
α
−α
xA,dest, xB,dest
, xC,dest, . . .
xA,vap, xB,vap
, xC,vap, . . .
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α α−
−−
α α α−
−
α α α α α α−
α α α α ⋅ ⋅ ⋅ α − α α
α
α
α
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−
α
− −
−
α
−−
α
α−
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www.FreeLibros.me
α
−−
α
− α
ααα
αα
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D, xi,dest
B,xi,cola
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−α
α
−α
α
−α
−α
−α
φ φ
f f
−α φα
−−α φ
α
f f
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−α φα
Vmín −Vmín −α φα
+
Δ −αα − φ
−
−
−
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α φ α φ α φ α φ α
− −− −
−
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−
−α φα
− − −
−
−−
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−
α −
mín
mín
Curva ajustadaCorrelación original de Gilliland
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−−
−−
−
−− ≤ ≤
−−
−−
−
www.FreeLibros.me
−
−−
−
α −
−−
−
−
www.FreeLibros.me
− −
−−
− −
www.FreeLibros.me
www.FreeLibros.me
www.FreeLibros.me
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B o desechos Recirculación
Reflujo
RecirculaciónRecirculación
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8.2.1 Azeótropos heterogéneos binarios
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Separador
Col. 2Parte Sup.
Col. 2 colas
Col. 1.
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−−
−−
−−
−−
−−
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Alimentación
Líquido orgánico seco
Fase orgánica
Fase acuosa
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α −
α −
−−
www.FreeLibros.me
α −−
− −− −
−
−
www.FreeLibros.me
− −
−
− −
− −
Azeótropo
Azeótropo
(L/V)REAL
Línea de alimentación
Reflujo
Superior
L/VMÍN
L/VREAL
Línea Inf. Op.
(L/V) MÍN
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− −
www.FreeLibros.me
Agua, xW = 1.0Vapor de agua
TVaporizador
Decano, nC10
Agua, nW
Fase orgánica, xC10 = 0.15
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−−
−−
−
−
λλ
−
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− −−
−−−
−
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8.5.1 Curvas de destilación
−
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−
α
α
aa a ×
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Cloroformo
x Benc
eno
Benceno
Acetona
xA
cetona
xCloroformo
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8.5.2 Curvas de residuo
−
−
−
www.FreeLibros.me
−
−α
α
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Relleno de solvente
Alimentación
Producto
Producto
Recirculación de solvente
Enfriador
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Frac
ción
mol
ar e
n fa
se lí
quid
a
Etapas
Heptano
Fenol
Heptano
Tolueno
Fenol
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−
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Alimentación de C4
Columna de destilación azeotrópica
AlternativaRecirculación de NH3
Separador
Recirculación de azeótropo
Vaporizador intermedio
Columna de agotamiento
Butileno
Butadieno
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−
Alimentación Columna azeotrópica
Extracción con lavado de agua
Relleno de agua
Recirculación de agua
Recirculación de solvente
Relleno de solvente
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Agua
Etanol, 70 a 90% en peso
Solvente de relleno
Separador
Reflujo de hidrocarburo
Capa de agua
Agotador
Etanol
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Fracción mol en vapor
Etanol
Pentano
Agua
Etapa
V
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No volátiles
Producto volátil
Purga
Volátiles
Purga Producto
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Alimentación
Ácido acéticoEtanolAguaAcetato de etilo
Composición del líquido (fracción mol) Temperatura [°C]
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−
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Columna de butanol
Columna de agua
0.02, fracción mol de aguaButanol producto
0.995, fracción mol de aguaAgua producto
Sal + agua
n-decanoagua
agua + sal
nagua
Recirculación
vapor de n-decano desecho
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Recipiente
B
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− −
− − −
−
www.FreeLibros.me
− −
− −− −
−−
−−
−
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−
αα −
Área
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−
− −
−
www.FreeLibros.me
−
−
−−−−
−
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−
−
−
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αα −
−α
Agua de desecho
Sin agua
Vapor
(Sustancias orgánicas)
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−−
−−
−
−
−
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−
9.5.1 Relación de reflujo constante
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Líquido saturado
Vaporizador
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−
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−−
−− − −
−
−
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9.5.2 Relación de reflujo variable
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− λ
−
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− ∫
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10.1.1 Platos, bajantes y vertederos
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Capa
cida
d de
líqu
ido,
Gal
/min Doble paso
Flujo transversal
Flujo inverso
Diámetro de la torre, pies
Bajante
Vertedor
Vertedor
Vertedor
Vertedor
Vertedor opcional
Tubo redondo
Vertedor
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10.1.2 Entradas y salidas
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Bajante y vertedorRegistro de hombre
Viga principal
Viga principal, con conexiones soldadas a la pared de la torre
Viga secundaria con conexión de soporte
Viga principal
Viga secundaria con conexión de soporte
Viga secundaria con conexión de soporte
Viga secundaria con conexión de soporte
Anillo de soporte del plato, hecho de ángulo
Anillo de soporte de ángulo
Sujeciones periféricas al anillo.Observe el plato ranurado,
sujeto por fricción, para facilitar acomodos térmicos
Zona de calmado
Anillo de soporte de plato
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Canal deflector
Entrada de vapor
Charola de sello
Retorno de vapor
Al vaporizador
Fondos producto
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−−
−−
Cárcamo Salida del bajante
Chimenea para vapor
Cárcamo
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−
′ − ′′ − ′
xent
xsal
ysal
yent
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Efic
ienc
ia
Goteo
Punto de diseño
Inundación
Demasiado arrastre
Velocidad del vapor, pies/s
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− αμ αμ
VOLATILIDAD RELATIVA DEL COMPONENTE CLAVE × VISCOSIDAD DE LA ALIMENTACIÓN (A CONDICIONES PROMEDIO EN LA COLUMNA)
EFIC
IEN
CIA
DE
PLA
CA,%
O - COLUMNA COMERCIAL DE FRACCIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS
- COLUMNA COMERCIAL DE FRACCIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS CLORADOS
+ - FRACCIONAMIENTO COMERCIAL DE ALCOHOL
× - FRACCIONAMIENTO DE ALCOHOL ETÍLICO EN LABORATORIO
u - DIVERSOS
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°
− −
μ μ μ
μ −
EMV
oEpt
abiertaabierta
Porcentaje de inundación
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σ −
− − −
− − −
www.FreeLibros.me
− − −
− − −
− − −
− − −
pies
/sAltura entre platos
C sb,in
un
www.FreeLibros.me
×
η
−
η
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σσ
ψ − ψ
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ψ
Arr
astre
frac
cion
ario
, Porcentaje de la inundación
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σ
− −
−
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Entrada del bajante
Salida del bajante
Vertedor
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r
− − h
θ − θ
− η
h
h
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Δ − β
−
h p,seco
hcresta
hvert
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Fvert, FACTOR DE CORRECCIÓN POR CONSTRICCIÓN DEL VERTEDOR
Q/(lw)0.5 = (CARGA LÍQUIDA, GPM)/(LONGITUD DE VERTEDOR, PIES)2.5
RELA
CIÓN D
E LONGITU
D DE
VER
TEDO
R
ENTR
E DIÁ
MET
RO D
E TORR
E
LÍMITE RECOMENDADO
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−
σσ
r
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ψ− ψ
−
−
−
Δ−
r
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σ
Δ σ
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Δ
Δ
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Vo , pies/s
Datos experimentalesModelo
hp,
válv
, pu
lg d
e ag
ua
Todas las válvulas cerradas
Punto de equilibrio cerrado
Punto de equilibrio abierto
Válvulas parcialmente
abiertas
Todas las válvulas abiertas
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Región de separación
Placa opresora
Placa de soporte
Distribuidor de líquido
Distribuidor de vapor
Placa opresora
Placa de soporte
Separación
E m p a q u e
E m p a q u e
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×
Velocidad del gas, pies/s
pies
Velocidad del gas, pies/s
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−
DE ALTURA EMPACADA
EL PARÁMETRO DE LAS CURVAS ES CAÍDA DE PRESIÓN, PULGADAS DE AGUA/PIE
Línea de inundación
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′ μ
Δ α β ′ ′
′ −′ −
′
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αβ
αβ
αβ
αβ
αβ
αβ
αβ
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′′
′′
′ ϕμ
′ψμ
′
′
−
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Δ α β ′ ′
′′
′ ′
′
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′ψμ
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−
www.FreeLibros.me
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www.FreeLibros.me
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r r r r − r r
r
−
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Economía y conservación de energía en la destilación
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×
× ×
×
−
www.FreeLibros.me
− − 1) −
− 0.3473(
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(1.63 + 1.66
×
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−
− −
−
λ
−−
⏐ ⏐ Δ
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−
− − −
−− −
−
−
−
www.FreeLibros.me
−
×
×
www.FreeLibros.me
−
−
www.FreeLibros.me
−
α− −
− −
−
−−
−−
Costo, $/año Óptimo
Costos totales
Costos de capital
Costos de operación
(L/D)MÍN L/D
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− −
−
−−
− −
−
−
www.FreeLibros.me
×
www.FreeLibros.me
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Condensador de acabado
Calentador de acabado
Intercambiador de calor
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Reflujo
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Válvula de expansión
Condensador de acabado
Compresor
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Destilacióninstantánea
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− − − −
−
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α α α α
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−
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°
°
°
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Absorción y arrastre
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(Gas que entra)
L, X0 (Solvente alimentado)(Gas tratado) G, Y1
Gas tratado
Recirculaciónde
solvente
Gas Conc.
Enfriador
Gas por tratarSolventeagotado Calentador
Gas dearrastre
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− −
−
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°
l l l l l l l
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° ° ° ° ° ° °
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− −
Y Gj
molesde B en la corriente de gasjmolessde portador
molesde gasportadorh
molesde B en la corriente de gasjh
X Lj
molesde B en la corriente líquida jmoleesde solvente
molesde solventeh
molesde B en la corriente de solvente jjh
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−
−
− −
−−
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absorbido
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−
−
−−
−−
− −
www.FreeLibros.me
−−
−−
−
Alimentación
Gas de arrastreLíquido tratado
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−−
Equilibrio
Línea de operaciónPendiente = L/G
X (Relaciones molares)
A-Absorbedores comerciales de hidrocarburosB-Absorción de dióxido de carbono en solución de agua y glicerina en laboratorioC-Absorción de hidrocarburos en laboratorioD-Absorción de amoniaco en laboratorio
Efici
enci
a de
pla
to,%
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−
− −
r r
r
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−
Tasasde flujototales,L y V
Fondo
Ubicación de la etapa
Parte superior
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Δ −
− − − −
Línea de operaciónPendiente = L / V
Línea de equilibrioPendiente = m
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− −
−
− −
−
− − −
− − −
Línea de operaciónPendiente = L / V
Línea de equilibrioPendiente = m
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−
− −
− −
−
−
−
− −
−−
−−
− −
www.FreeLibros.me
−−
−
−− −
−
−−
− −
− −− −
−−−
− −
–
– –
–
−−
www.FreeLibros.me
− −
real –– – –
–
(normales) aire/lb de agua
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VL
30 pcn de aire 1 lb mol de aire= ×359 pcn de aire
18 lb de agua1 lb de agua 1 lb mol de agua
×
−−− −
− −− − × −
− −
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− − −
www.FreeLibros.me
−
−
www.FreeLibros.me
−
l l
−
l − l
−
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Ingresar datos de equilibrio y entalpía
Ingresar las condiciones especificadas
Escoger Lj, Vj y Tj iniciales en cada etapa
Calcular todos los valores de K
Calcular nuevos valores de Lj y Vj. Ecs. (12-49) y (12-50)
Resolver el balance de energía en cada etapa con convergencia newtoniana de varias variables,
Ecs. (12-52) a (12-58)
Comprobarconvergencia(Ecs. (12-50)
Prueba deconvergencia
Ec. (12-59)
Resolver las ecuaciones de balancede masa de componentes y de equilibrioen forma matricial. Ecs. (12-45) a (12-48)
y (6-1) a (6-6) dan la ecuación (6-13)
No sesatisface
Sí se satisface
No se satisfaceNuevos
Lj, Vj
Sí se satisface
Nueva TjEc. (12-54)
FIN
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l
l
− −
− −
−− − − − − −
−−
−
− − − − − −
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−−– –
–– – –
− −
−
− − − − −
− −
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−−
yentrada
ysalida
ysalida
Etapa de equilibrio
Equilibrio
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−−
−
Equilibrio
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−
−
× −
× −
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×
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Extracción inmiscible, lavado, lixiviación y extracción supercrítica
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Líquido tratado
Solvente cargado
Unidad de extracción
Recuperación de solvente Soluto
producto
Alimentación
Solvente de reposición
Recirculación de solvente
Pérdidas de solvente
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Fase ligera
Fase densa
Mezclador-asentador (1 etapa)
Platos o empaque
Cámara de pulsación
Columna pulsada
EmpaqueMezclador
York-Scheibel
Mezclador
MezcladorDesviador
Contactor de disco rotatorio
Fase ligera
Mampara vertical
Placa
Fase densa
Oldshue-Rushton
Extractor de membrana
Ligera
Densa
Densa
Platos
Columna de platos reciprocantes
Ligera
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13.2.1 Método de McCabe-Thiele para sistemas diluidos
−
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−
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Δδ
− −
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−
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13.2.2 Método de Kremser para sistemas diluidos
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−
− −
Solvente 2 A + solvente 1
Alimentación (A + B + solvente 1 o 2)
B + solvente 2 Solvente 1
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Solvente 2A + solvente 1
Solvente 3 o 1 + BSolvente 2
Solvente 3 o 1
Solvente 2 + C
B + C + Solvente 2
Solvente 1
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− −
www.FreeLibros.me
Equilibrio
Equilibrio
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− −
−−
−
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−
−
kg solutokg solvente + soluto
kg solutokg diluyente + soluto
Equilibrio
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−
−
−
−
−
−
−
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− −
−
− −
− −
−
www.FreeLibros.me
− −
−
−
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−
−
−
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−
−
− ,
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Alimentación
Derrame
Mezclador
Asentador
Lodo
Etapa 1 Etapa 2
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−
−
(sec
)( )
( )(
kg de sólidos os
h kg
mm de sóli
s
1 1
13
3
2ddos
m de lodo
m de lodo totalh
3
3
)
5
(sec
)( )(
( )(
kg de sólidos os
h kg
mm de sól
s
1 1
13
3
2iidos
m de lodo
m de líquido
m de lodo total3
3
3
)
)( )
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ε− ε
ρρ
−
r
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−
Fracción de masa de soluto en el derrame
Equilibrio
Fracción de masa de soluto en el líquido de los lodos
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− −− −
−−
−
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kg de solutokg de solvente
kg de solutokg de sólido insoluble
F sólido, XNF sólido, XO
A
B
F sólido
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F
Fsólido
solv
−F
Fsólido
solv
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Sólido
Líquido
Vapor
Fracción molar de naftaleno
Presión (atm)
Fluido supercrítico
A
B
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Lecho sólido
Turbo-expansor
Reposición de FSC
Compresor
Descarga intermitente de producto
FSC
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y
−
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yx
Fracción en peso en el extracto (agua)Fracción en peso en el refinado (benceno)
5
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Agua
Fase de benceno
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e
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−−
×
Arena + agua de mar intersticial
Agua pura
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−
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Acetona
Acetona, Frac. en peso
Extracto Punto de pliegueRefinado
Línea conjugada B
Línea conjugada A
CloroformoAgua, Frac. en peso
Agua
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TOLUENO
METILCICLOHEXANO AMONIACO
Soluto A, Frac. en peso
Diluyente D, Frac. en peso
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−
−
−
−
−
−
−
−
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−
−
Soluto A, Frac. en peso
Diluyente D, Frac. en peso
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−−
−−
Acetona
Acetona, Frac. en peso
Cloroformo
Agua, Frac. en peso
Agua
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Acetona
Acetona, Frac. en peso
Cloroformo
Agua, Frac. en peso
Agua
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−−−
Soluto
Soluto, Frac. en peso
Solvente Diluyente
Diluyente, Frac. en peso
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− −
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− −
Δ
Δ Δ − − −
Δ Δ
Δ− −Δ Δ
Δ− −Δ Δ
Δ Δ Δ
Δ Δ Δ
Δ Δ Δ
Δ Δ Δ
− ΔΔ −
ΔΔ −
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ΔΔ
Soluto
Soluto, Frac. en peso
Diluyente, Frac. en peso
Diluyente
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∼
Diluyente, Frac. en peso
Soluto, Frac. en peso
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Δ
Soluto, Frac. en peso
Diluyente, Frac. en peso
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Ácido acético, Frac. en peso
Agua, Frac. en peso
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A, Frac. en peso
Línea de operación Extracto Ref.
D, Frac. en peso
Punto en la línea de operación
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Ácido acético, Frac. en peso
Agua, Frac. en pesoyD o xD
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FM SM/
Soluto, Frac. en peso
Diluyente, Frac. en peso
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Ácido acético, Frac. en peso
MÍNUSADA Línea de unión
Agua, Frac. en peso
EN,mín
Mmín
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Solvente entrante Extracto saliente
Lodos salientes (refinado)
Alimentación de sólidos
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Línea conjugada
Extracto saturado
Refinado saturado
yD o xD
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−−
( )
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Análisis de la transferencia de masa
× ×
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−
−
−
−
Δ
Δ
Δ
′Δ′
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−
−
− − − − −
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−
yA, sal, E
yA, sal, S
yA, ent, E
xA, ent, ExA; dest
xA, ent, S
xA, sal, S
xA, sal, S
xA, cola
yA, ent, s
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−
−
−
−
−
www.FreeLibros.me
−−
− −
−
− −
−
−−
ysal, E
= xent, s
xent, E
yent, syent
ysal, s
xsal, E
xsal, s
ysalÁrea
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−
−
−
−
−
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−
−−
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−
− − −
−
ysal, E
ysal, s yent, E
yent, s yent =; 442
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−
−
−
− − −
−
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ysal ysal
xsal xsal
yentxent xent
yent
−
www.FreeLibros.me
−
−
− − −
− −
−−
−
− −
×
−
−−
−−
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−
−
15.4.1 Correlaciones detalladas para empaques aleatorios
− −
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φ
2.0 pulg
Anillos Raschig de cerámica
1.0 pulg
0.5 pulg
1.5 pulg
Anillos Raschig metálicos
Pará
met
ro d
e em
paqu
e,
, pie
s
Sillas Berl de cerámica
Anillos Pall metálicos
Porcentaje de inundación
2.0 pulg
2.0 pulg
1.5 pulg0.5 pulg
1.0 pulg
1.0 pulg 1.5 pulg
0.5 pulg
2.0 pulg
1.5 pulg
1.0 pulg
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9
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Anillos Raschig de cerámica
Flujo de masa, WL, lb/h-pie2
Anillos Raschig metálicos
Pará
met
ro d
e em
paqu
e, f
, pie
s
Sillas Berl de cerámica
Anillos Pall metálicos
2.0 pulg
1.5 pulg0.5 pulg
1.0 pulg
1.0 pulg
0.5 pulg
1.5 pulg2.0 pulg
2.0 pulg
0.5 pulg
1.5 pulg1.0 pulg
1.5 pulg
1.0 pulg
0.5 pulg
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−
× −
′′
× −
′ψμ
× −
−′
−
Coef
icie
nte
de c
arga
de
vapo
r, C FL
Relación de inundación, uOP/u
INUND
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VG
1 lb mol0.46 kg mol
40.4 lblb molreal
1 h3600 s
5
π
× − × −
μμ
× −
× −
μ ΩΩ
σσ
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(Lkg mol
h)(
1 lb mol0.46 kg mol
)(40.4 lblb mool
)(1 h
3600 s)
Área −
×
− −
× −
−
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15.4.2 Correlaciones sencillas
μ
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−
′ −
′ −
−− − −
−−
−
′ −
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− −
−
−−−′
−− −′
−
Vsal, yA,sal Lent, xAent
Vent, yAentLsal, xAsal
yent
ysalxsal
xent
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− ′ − −
− −
− −−
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+
− −−
−
−
−
− −−
www.FreeLibros.me
− −−
−
−−−
− − −
www.FreeLibros.me
−
−
www.FreeLibros.me
−
−−
−
−
− −
−
−
Vent, yent
Vsal, ysal Lsal, xsal
Lent, xent
yent
ysal
xent xsal
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,
,
,
, , ,
−
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− Δ Δ,−
, ,
−,−
,
− −,−
,−
− −
− −
,
, ,
− −
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−
− −
−
− −
−
αα −
αα −
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−
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Introducción a los procesos de separación con membrana
1 La nomenclatura para este capítulo está en los preliminares de este libro.
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′
HC
C
O
HO
HO
CH
CH2OH
CH2OH
CH
OH
OH
CH
O
O
O
O
O O O OCH
H
HH
C
CCC
n n n
CH CH2
n
O
S
O
CH3
C
CH3
CH3
Si
CH3
NH
NH
NH n
HN
O
C O
C
C
O
C
OC
O
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Capagruesapermselectiva,de porosidad constante
Capa permselectiva delgada
Soporte de membranaporosa,conporosidadcreciente
A.
B.
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^
^
16.3.1 Permeación de mezclas binarias de gases
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− − −
Diámetro de colisión Lennard-Jones (Å)
Perm
eabi
lidad
,
Hule de silicona
Hulenatural
Polies-tireno
Acetato de celulosa
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α
α −
×
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16.3.2 Permeación binaria en sistemas perfectamente mezclados
−
− − − −
−−
− − pp −
− −α
α − α −
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−−
yr
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× −
× −
× − × −
α − −α − α − y
−−
× −
−
−× −
× −
× −
www.FreeLibros.me
θ−−
− −
− −
× − × −
×
www.FreeLibros.me
α − × − × −
−θθ− θ−
au
u
ua
u u u
a − u
− ± −
−
www.FreeLibros.me
− − −
− −− −
− −
μ − μ−
× −
−× −
−
www.FreeLibros.me
www.FreeLibros.me
−
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16.3.3 Permeación de varios componentes en sistemas perfectamente mezclados
−
−− u
u u
−
−
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− u
− u
× − × − × −
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× −
× −
−u
− u − u
Fp/A −
− θ
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16.4.1 Análisis de la ósmosis y la ósmosis inversa
−
Δ − Δ
′ Δ − Δ
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−
′′Δ
,
π π ′
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−
δδ
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′−ρ − − −
′′
′′
′
′′
− −
′−
− − − ′ −
α
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′ ′ ′ ′ ′ ′
−− u ′u ′ u ′
−− −
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′
−−
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−
16.4.2 Determinación experimental de las propiedades de las membranas
′
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−
−
−− u′
−
−−
−
′
a
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16.4.3 Determinación de la polarización de concentración
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μ μ
ω
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α ′ − α −α ′ −
−−
ω − −μ
μ
ω
× −
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° × − × −
× −
−
× −×
−
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α ′ − α −α ′ −
−− u′u′ u′
− −
−
− −−
− − −
−
− −
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− − −
ω
× −
× −
− −
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− − −
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16.4.4 Ósmosis inversa con soluciones concentradas
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Rete
nció
n
Diámetro molecular aproximado
Peso molecular
Exclusión de peso molecularnominal de la membrana
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−
′′ −
−
−
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δ , ,
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ln l
l
JA
g soluto
m sJ
L solvente
m s2 solv 2J
L soluto
m sc
g solutoLA 2 p de solución
g soluto
m sJ
L solvente
m s2 solv ×2
ccg soluto en permeado
L de soluciónp
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° °
− ≈ −−° °
≈
l
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calentador
bombabomba de vacío condensador
gasesinertes
permeado líquido
retentadomembrana
Fent,
xent,
Tent
F9ent, x9ent, Tent
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DestilaciónDestilación
Producto 1(A puro)
Producto 2(B puro)
Permeado
Vacío
Retentado
Pervaporado
Destilación
Alimentaciónetanol-agua
agua
Vacío
Etanol producto
Pervaporado
CondensadorCalentador
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,
−
′′
′
′
′
′b.
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− −
°
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u ′ − −λ
′ u′ ′
− −−
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× −
yent
yent
yent
yp,sal
yp,sal
yp,sal
yr,sal
yr,sal
yr,sal
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16.7.1 Permeación binaria con flujo cruzado
−
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−
yent=yr,o
yent=yr,oFent=Fr,o
Fent=Fr,o
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−−
16.7.2 Permeación binaria concurrente
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]
−
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16.7.3 Flujo binario a contracorriente
−
−− −
−
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−
−
−−
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Fsal,1 = Fent,2
Fent,1
Fsal
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× −
× − × −
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× −
× −
www.FreeLibros.me
× −
× − ×−
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16.A.1 Flujo cruzado
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16.A.2 Flujo concurrente
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16.A.3 Flujo a contracorriente
Sub Main()Dim N, M, k, j, i As IntegerDim pr, pp, a, b, c, ConA, ConB, Cj, Cjant, df, Ft, Fp, Fpant, Fpsal, permA, permB, Fr, Frsal, Fent, Area, Areatot, yt, yent, yr, yrsal, yrsalant, yrant, yp, ypant, alfa, thetatot, thetaj As DoubleSheets(“Sheet1”).Select
Range(“B7”, “GS16”).Clear [Limpia hasta 200 celdas (N = 200)]Fin = Cells(2, 2).Value [Valores de datos en la hoja de cálculo]thetatot = Cells(2, 6).ValueFpsal = thetatot * FentFrsal = Fent - Fpsal
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yent = Cells(2, 4).Valueyrsal = Cells(4, 6).Valuepr = Cells(3, 4).Valuepp = Cells(3, 6).ValuepermA = Cells(3, 2).Value [P
A/t
ms]
permB = Cells(2, 8).ValueFptotal = Ft * Nalfa = permA / permBM = Cells(4, 2).Value [contador del bucle para determinar y
r,N correcta]
df = Cells(5, 2).Value [factor de amortiguamiento para la Ec. (16-78)]N = Cells(4, 4).ValueFt = Fpsal / Nyentcalc = yent [Inicializar valores]yrsalant = yrsalFor k = 1 To M [buble para convergencia en y
r,N]
yrsal = yrosalant + df * (yent - yentcalc) [Ec. (16-78), cuando k=1, ysal = y
r,N,propuesto]
yr = yrsal [Inicializar valores]Fr = FrsalFp = 0Fpant = 0yp = 0Areatot = 0For i = 1 To N [Inicio de bucle de cálculo para cada etapa]j = N - i + 1 [permite contar hacia atrás desde la etapa N]Cells(7, i + 1).Value = jypant = yp [Inicializar valores para esta etapa] Fpant = FpFp = Fpant + Fta = (1 - alfa) * Fp * pp / pr [Calcular términos de la ecuación cuadrática]
b = Fp * (1 - pp / pr) + (alfa - 1) * Fpant * ypold * pp / pr + alfa * Ft * pp / pr + Fp * (alfa - 1) * yrc = Fpant * ypant * (-1 - (alfa - 1) * yr + pp / pr) - alfa * Ft * yryp = (-b + (b * b - 4 * a * c) A 0.5) / (2 * a) [Ec. (16-75)]Area = Ft * yp / (permA * (pr * yr - pp * yp)) [Ec. (16-70A)]Areatot = Areatot + Area [Eq. (16-65)]Cells(8, i + 1).Value = Fr [Imprimir valores para la etapa j en la hoja de cálculo]Cells(9, i + 1).Value = ypCells(10, i + 1).Value = yrCells(11, i + 1).Value = AreaCells(12, i + 1).Value = FpFr = Fp + Frsalthetaj = Fp / FrCells(13, i + 1).Value = thetajyr = Fp * yp / Fr + yrsal * Frsal / FrNext i [Aumenta i en 1 y regresa al paso “For i = 1 To N”]yentcalc = yryrsalant = yrsalNext k [Aumenta k en 1 y regresa a la declaración “For k = 1 To M”]Balmasa = yr * Fr - Fp * yp - yrsal * FrsalCells(18, 2).Value = Balmasa [Imprimir valores fi-nales en la hoja de cálculo]Cells(14, 2).Value = ypCells(15, 2).Value = AreatotCells(16, 2).Value = yentcalcCells(17, 2).Value = FrCells(19, 2).Value = yrsalEnd Sub
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Introducción a la adsorción, cromatografía e intercambio iónico
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17.1.1 Definiciones
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Película externa
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r
r
r
r r
17.1.2 Tipos de sorbente
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a a a
aa
a
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17.1.3 Comportamiento de equilibrio en adsorción
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−
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°
° °
×−
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° ° °
° °
°
′−εε
′
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× − − × − −
−−
× − −
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−
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−
−
−
−
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17.2.1 Movimiento del soluto en una columna
−
−
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− ε − ε
− ε − ε Δ Δ
ε Δ Δ Δ ε Δ − ε ε Δ − ε − ε ρ Δ
r r r
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17.2.2 Teoría del movimiento del soluto para isotermas lineales
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17.2.3 Aplicación de la teoría lineal del movimiento del soluto a ciclos de purga y a la cromatografía de elución
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Alimentación Alimentación
Adsorbatos
Adsorbatos
Solvente o gasde arrastre
Solvente o gasde arrastre
Volumen del efluente (mL)
Con
cent
raci
ón (
m)
(× 1
0−3 )
2ª columna
modelo isocrático
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pendiente = uN
pendiente = uA
tiempo, minutos
Conc.a la salida,gmol/L
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17.3.1 Adsorción con oscilación de temperatura
×
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Gaspuro
Gas regenerantecaliente
Gas caliente
Adsorbatoconcentrado
Gas purofrío
Regeneración Paso opcional deenfriamiento
Alimentación
Paso de alimentación
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ε Δ ρ Δ
Δ ε Δ − ε ε Δ − ε − ε Δ Δ Δ
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−
°
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)
r
n-heptano puro Purga, 80°C
uxy (vpurga, 80º)
uth (vpurga)
Alimentación, 0°C
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Condensador
Solventeorgánico
Agua
Vapor de agua
Regeneración con vapor de agua
Gas de alimentación
Aire limpio
Paso de alimentación
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Solvente secoproducto gas caliente
gas caliente
gas frío gas
Alimentación desolvente húmedo
Solvente húmedo(a reprocesamiento)
gas húmedo Alimentaciónlíquida
Paso dealimentación
Drenado Regeneración Enfriamiento(opcional)
Rellenado
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17.3.2 Adsorción con oscilación de presión
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p
Gas producto puro
adsorbato
Alimentación Sopladaopcional
Vacío Subida de presión
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× − −
× −
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−
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−
arriba, L = 0.5
arriba
z, metros
abajo
abajo
Alimentación yFSoplada
Purga tiempo, s
tiempo, s
ymetano, salida
ysalida,arriba = 0
Subidapresión
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−
β
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r
r
× −
−
−−
−
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×
17.3.3 Lechos móviles simulados
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Rafinado, A + D
Alimentación , A + D
Extracto, B + D
recirculación de desadsorbente
Recirculaciónde sólidos
1ª 2ª 3ª 4ª
A Producto
Alimentación
Alimentación
B Producto
B Producto
Desadsorbente
Desadsorbente
A Producto
Alimentación
B Producto
A Producto
Alimentación
DesadsorbenteB Producto
Desadsorbente A Producto
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17.4.1 Ondas difusas
Adsorción
Desadsorción
Tiempo, mín
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Csal
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− −
−
−
17.4.2 Ondas de choque
− εε
εε
− ε − ε −−
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− − −−
−
r r
r
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cbaja
cbaja
cbaja
us (c = cbaja)us (c = calta)
cF = caltacF = cbaja
calta
calta
caltacsal
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−
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Csal
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−
−
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− −
−
−
17.5.1 Equilibrio en el intercambio iónico
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− −
−
−
− −
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17.5.2 Movimiento de los iones
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ε−−
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−
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17.6.1 Transferencia de masa y difusión
−− −
−
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17.6.2 Balances de masa en la columna
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17.6.3 Transferencia de masa con parámetro agrupado
−−
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′ − ε
− ε′
− − − − −
17.6.4 Balances de energía y transferencia de calor
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17.6.5 Deducción de la teoría del movimiento del soluto
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17.6.6 Simuladores detallados
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17.7.1 Solución de Lapidus y Amundson para equilibrio local con dispersión
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17.7.2 Superposición en sistemas lineales
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−
− −
− − −
−
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−
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17.7.3 Cromatografía lineal
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−
−
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−
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Lecho usado
Área de lecho nousado en MTZ
Área de lechousado en MTZ
Área delecho usadoen MTZ
centrocsal
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−
−
−
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− −
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− −
− −
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− −
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−
r
r
r
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×
r
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r
r
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− −
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−
−
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× ×
−
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−
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−
− −
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− −
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=
−
−
−−
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− −
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− ×
× −
× − × −
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×
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