DESTILACIÓN DE MEZCLAS MULTICOMPONENTES · MÉTODO DE KREMSER Etapa de alimentación M ++++1 ...
Contenido - website de la BANtumi.lamolina.edu.pe/alertas/pdf/2011/febrero/TP156.545.W24.pdf ·...
Transcript of Contenido - website de la BANtumi.lamolina.edu.pe/alertas/pdf/2011/febrero/TP156.545.W24.pdf ·...
Contenido
Prefacio
AgradecimientosAcerca del antorNomenclatnra
Capítulo 1 Introdncción a la ingeniería de procesos de separación
1.1. Importancia de las separaciones1.2. El concepto de equilibrio1.3. Transferencia de masa
1.4. Métodos para resolver los problemas1.5. Prerrequisitos1.6. Otras fuentes sobre ingeniería de procesos de separación1.7. Resumen-Objetivos
ReferenciasTarea
Capítulo 2 Destilación instantánea
2.1.2.2.2.3.2.4.
Método básico de destilación instantánea
Forma y fuentes de los datos de equilibrioRepresentación gráfica del equilibrio binario vapor-líquidoDestilación instantánea binaria2.4.1. Procedimiento secuencial de solución
Ejemplo 2-1. Separador de evaporación instantánea para etanol yagua2.4.2. Procedimiento de solución simultánea
Equilibrio vapor-líquido con varios componentesDestilación instantánea de varios componentesConvergencia simultánea con varios componentesCálculo de los tamañosUso de tambores de destilación existentesResumen -ObjetivosReferenciasTarea
Apéndice al capítulo 2 Simulación en computadora de la destilación instantánea
2.5.2.6.1..7.2.8.2.9.
2.10.
xvxviixixxxi
1
12457899
10
12
12141621212427293440454950515259
vü
viii
Capítulo 3 Introducción a la destilación en columna
3.1. Desarrollo de una cascada de destilación3.2. Equipo de destilación3.3. Especificaciones3.4. Balances externos de la columna
Ejemplo 3-1. Balances externos para destilación binaria3.5. Resumen-Objetivos
ReferenciasTarea
Capítulo 4 Destilación en columna: balances internos, etapa por etapa
4.10.4.11.4.12.4.13.4.14.4.15.4.16.
4.1.4.2.
Balances internos
Métodos de solución de etapa por etapa, para destilación binariaEjemplo 4-1. Cálculos etapa por etapa con el método de Lewis
Introducción al método de McCabe- ThieleLínea de alimentación
Ejemplo 4-2. Cálculos de la línea de alimentaciónMétodo completo de McCabe- Thiele
Ejemplo 4-3. Método de McCabe-ThielePerfiles para destilación binariaCalentamiento con vapor directo
Ejemplo 4-4. Análisis de McCabe-Thiele de calentamientocon vapor directo
Procedimiento general de análisis McCabe- ThieleEjemplo 4-5. Destilación con dos alimentaciones
Otras situaciones en las columnas de destilación4.9.1. Condensadores parciales4.9.2. Vaporizadores totales4.9.3. Corrientes laterales o líneas de salida
4.9.4. Vaporizadores intermedios y condensadores intermedios4.9.5. Columnas de agotamiento y enriquecimientoCondiciones límite de operaciónEficienciasProblemas de simulación
Usos nuevos para columnas viejasReflujo subenfriado y vapor sobrecalentado al plato inferiorComparaciones entre los métodos analíticos y los gráficosResumen -ObjetivosReferenciasTarea
Apéndice al capítulo 4 Simulaciones de destilación binaria en computadora
4.3.4.4.
4.5.
4.6.4.7.
4.8.
4.9.
Capítulo 5 Introducción a la destilación de varios componentes
5.1. Dificultades de cálculo
Ejemplo 5-1. Balances externos usando recuperaciones fraccionarias5.2. Perfiles para destilación de varios componentes5.3. Resumen-Objetivos
ReferenciasTarea
Contenido
65
6572747679818181
86
86909497
101106109109112114
114118120125125126126128129130133135136138140142143144158
161
161164167172172172
-
Contenido ix
Capítulo 6 Procedimientos de cálculo exacto para destilación de varios componentes 176
6.1. Introducción a la solución matricial para destilación de varios componentes 1766.2. Balances de masa de componentes en forma de matrices 1786.3. Proposición inicial para tasas de flujo 1816.4. Cálculos de punto de burbuja 181
Ejemplo 6-1. Temperatura de punto de burbuja 1836.5. Método 9 de convergencia 184
Ejemplo 6-2. Cálculo de matrices y convergencia con 9 1866.6. Balances de energía en forma matricial 1916.7. Resumen-Objetivos 194
Referencias 195Tarea 195Apéndice al capítulo 6 Simulaciones en computadora de columnasde destilación de varios componentes 200
Capítulo 7 Métodos abreviados aproximados para destilación de varios componentes 205
7.1. Reflujo total: Ecuación de FenskeEjemplo 7-1. Ecuación de Fenske
7.2. Reflujo mínimo: Ecuaciones de UnderwoodEjemplo 7-2. Ecuaciones de Underwood
7.3. Correlación de Gilliland para la cantidad de etapas a relación de reflujo finitaEjemplo 7-3. Correlación de Gilliland
7.4. Resumen-ObjetivosReferenciasTarea
205209210214215217219219220
Capítulo 8 Introducción a métodos complejos de destilación
8.1. Ruptura de azeótropos con otros separadoresEjemplo 8-1. Secado de benceno por destilación
8-2. Procesos de destilación azeotrópica binaria heterogénea8.2.1. Azeótropos heterogéneos binarios8.2.2. Secado de compuestos orgánicos parcialmente miscibles con agua
Ejemplo 8-2. Destilación por arrastre con vapor de agua8.3. Destilación por arrastre de vapor8.4. Procesos de destilación a dos presiones8.5. Sistemas ternarios complejos de destilación
8.5.1. Curvas de destilación8.5.2. Curvas de residuo
8.6. Destilación extractiva
8.7. Destilación azeotrópica con solvente agregado8.8. Destilación con reacción química8.9. Resumen-Objetivos
ReferenciasTarea
Apéndice al capítulo 8 Simulación de sistemas complejos de destilación
225
225231227227230232234238239240243245251255258258260270
Capítulo 9 Destilación intermitente
9.1. Destilaciónintermitente binaria: Ecuación de Rayleigh
276
278
x Contenido
9.2. Destilación intermitente binaria simpleEjemplo 9-1. Destilación simple de Rayleigh
9.3. Destilación intermitente a nivel constante9.4. Destilación intermitente por arrastre con vapor de agua9.5. Destilación intermitente en varias etapas
9.5.1. Relación de reflujo constanteEjemplo 9-2. Destilación intermitente en varias etapas
9.5.2. Relación de reflujo variable9.6. Tiempo de operación9.7. Resumen-Objetivos
ReferenciasTarea
279281283284285286286290291292292293
Capítulo 10 Diseño de columnas de platos y empacadas
10.1. Descripción de los equipos en las columnas de platos10.1.1. Platos, bajantes y vertederos10.1.2. Entradas y salidas
10.2. Eficiencias de platosEjemplo 10-1. Estimación de la eficiencia general
10.3. Cálculo del diámetro de la columna
Ejemplo 10-2. Cálculo del diámetro para una columna de platos10.4. Distribución y consideraciones hidráulicas para platos perforados
Ejemplo 10-3. Distribución de plato y cálculos hidráulicos10.5. Diseño de platos de válvulas10.6. Introducción al diseño de columnas empacadas10.7. Partes internas de las columnas empacadas10.8. Altura del empaque. Método de la Hetp10.9. Inundación de la columna empacada y cálculo del diámetro
Ejemplo 10-4. Cálculo del diámetro de una columna empacada10.10. Consideraciones económicas10.11. Resumen-Objetivos
ReferenciasTarea
301
301304306309312314318320324327329329331333338341345345348
Capítulo 11 Economía y conservación de energía en la destilación 354
354359364366366
11.1.11.2.
Costos de destilación
Efectos de la operación sobre los costosEjemplo 11-1. Estimación del costo para una destilación
Cambios en capacidades de la plantaConservación de la energía en la destilaciónSíntesis de secuencias de columnas para destilación de varios componentescasi ideales
Ejemplo 11-2. Secuenciación de columnas con heurísticasSíntesis de sistemas de destilación para mezclas ternarias no ideales
Ejemplo 11-3. Desarrollo de procesos para separar una mezclaternaria compleja
Resumen-ObjetivosReferenciasTarea
378380380382
11.3.11.4.11.5.
11.6.
370374376
11.7.
Contenido
Capítulo 12 Absorción y arrastre
12.1.12.2.
Equilibrios de absorción y arrastreLíneas de operación para absorción
Ejemplo 12.1. Análisis gráfico de la absorciónAnálisis del arrastreDiámetro de la columnaSolución analítica: La ecuación de Kremser
Ejemplo 12-2. Análisis de separador de arrastre con la ecuaciónde Kremser
Absorbedores y separadores de arrastre con varios solutos diluidosSolución matricial para absorbedores y separadores de arrastrecon soluciones concentradasAbsorción irreversible
Resumen - ObjetivosReferenciasTarea
Apéndice al capítulo 12 Simulaciones de absorción y arrastre en computadora
12.3.12.4.12.5.
12.6.12.7.
12.8.12.9.
Capítulo 13 Extracción inmiscible, lavado, lixiviación y extracción supercrítica
13.1. Procesos y equipos de extracción13.2. Extracción a contracorriente
13.2.1. Método de McCabe-Thiele para sistemas diluidosEjemplo 13-1. Extracción diluida a contracorriente con fases inmiscibles
13.2.2. Método de Kremser para sistemas diluidos13.3. Extracción fraccionada diluida
13.4. Extracción en una etapa y con flujo cruzado. Ejemplo 13-2. Extracción de una proteína con una etapa y flujo cruzado
13.5. Extracción con fases inmiscibles y concentradas13.6. Extracción intermitente
13.7. Procedimientos generalizados de McCabe-Thiele y de Kremser13.8. Lavado
13.9.13.10.13.11.13.12.
Ejemplo 13-3. LavadoLixiviación
Extracción con fluido supercríticoAplicación a otras separacionesResumen-ObjetivosReferenciasTarea
Capítulo 14 Extracción de sistemas parcialmente miscibles14.1.14.2.14.3.
Equilibrios en extracciónCálculos en mezclado y la regla de la palancaSistemas de una etapa y flujo cruzado
Ejemplo 14-1. Extracción en una etapaCascadas de extracción a contracorriente14.4.1. Balances externos de masa
14.4.2. Puntos de diferencia y cálculos de etapa por etapa14.4.3. Problema completo de extracción
Ejemplo 14-2. Extracción a contracorriente
14.4.
xi
385
387389392394396397
402403
406410411412413421
424
424428428432434435439440443444445448451452454457457457459
468
468471474474477477479483483
xii
14.5.14.6.14.7.14.8.
Relación entre los diagramas de McCabe- Thiele y triangularesFlujo mínimo de solventeSimulaciones de la extracción en computadoraLixiviación con tasas de flujo variables
Ejemplo 14-3. Cálculos para lixiviaciónResumen-ObjetivosReferenciasTarea
Apéndice al capítulo 14 Simulación de la extracción en computadora
14.9.
Capítulo 15 Análisis de la transferencia de masa
15.1. Fundamentos de la transferencia de masa
15.2. Análisis de las columnas de destilación con altura y número de unidadesde transferencia (HTUy NTU)
Ejemplo 15-1. Destilación en una columna empacada15.3. Relación entre HETPy HTU15.4. Correlaciones de transferencia de masa para torres empacadas
15.4.1. Correlaciones detalladas para empaques aleatoriosEjemplo 15-2. Estimación de HGy HL
15.4.2. Correlaciones sencillas
15.5. Análisis HTU-NTUde absorbedores y separado res de arrastreEjemplo 15-3. Absorción de S02
15.6. Análisis HTU-NTUde absorbedores concurrentes
15.7. Transferencia de masa en un platoEjemplo 15-4. Estimación de la eficiencia de plato
15.8. Resumen-ObjetivosReferenciasTarea
Capítulo 16 Introducción a los procesos de separación con membrana
16.1.16.2.16.3.
Equipos de separación con membranaConceptos relacionados con las membranasPermeación de gases16.3.1. Permeación de mezclas binarias de gases16.3.2 Permeación binaria en sistemas perfectamente mezclados
Ejemplo 16-1. Permeado de gas bien mezclado-soluciónanalítica secuencial
Ejemplo 16-2. Permeación de gas bien mezclado-solucionessimultáneas analítica y gráfica
16.3.3 Permeación de varios componentes en sistemas perfectamentemezclados
Ejemplo 16-3. Permeación gaseosa perfectamente mezcladade varios componentes
Ósmosis inversa16.4.1. Análisis de la ósmosis y la ósmosis inversa
Ejemplo 16-4. Ósmosis inversa sin polarización de concentración16.4.2. Determinación experimental de las propiedades de las membranas
Ejemplo 16-5. Determinación de las propiedades de membranaspara ósmosis inversa
16.4.
Contenido
485486488489490492492493499
501
501
504508511513513515520521525526528530531531532
535
537541544544547
549
550
555
556558558562564
564
Contenido
16.4.3. Determinación de la polarización de concentraciónEjemplo 16-6. Ósmosis inversa con polarización de concentraciónEjemplo 16-7. Cálculo de la operación de ósmosis inversa conpolarización de concentración
16.4.4. Ósmosis inversa con soluciones concentradas16.5. Ultrafiltración
Ejemplo 16-8. Ultrafiltración con formación de gel16.6. Pervaporación
Ejemplo 16-9. Pervaporación: cálculo de factibilidadEjemplo 16-10. Pervaporación: desarrollo de un diseño factible
16.7. Efectos de la pauta de flujo general
Ejemplo 16-11. Efectos de la pauta de flujo sobre la permeación de gases16.7.1. Permeación binaria con flujo cruzado16.7.2. Permeación binaria concurrente16.7.3. Flujo binario a contracorriente
16.8 Resumen-ObjetivosReferenciasTarea
Apéndice al capítulo 16 hojas de cálculo para cálculos con pautas de flujo,para permeación de gases16.A.1. Flujo cruzado16.A.2. Flujo concurrente16.A.3. Flujo a contracorriente
Capítulo 17 Introducción a la adsorción, cromatografia e intercambio iónico
17.1. Sorbentes y equilibrio de sorción17.1.1. Definiciones17.1.2. Tipos de sorben te17.1.3. Comportamiento de equilibrio en adsorción
Ejemplo 17-1. Equilibrio de adsorción17.2. Análisis del movimiento de soluto para sistemas lineales: fundamentos
y aplicaciones a la cromatografía17.2.1. Movimiento del soluto en una columna
17.2.2. Teoría del movimiento del soluto para isotermas lineales17.2.3. Aplicación de la teoría lineal del movimiento del soluto a ciclos
de purga y a la cromatografía de eluciónEjemplo 17-2. Análisis lineal del movimiento del soluto encromatografía de elución
17.3. Análisis de movimiento de soluto para sistemas lineales: Adsorción térmicay con variación de presión, y movimiento simulado de lecho17.3.1. Adsorción con oscilación de temperatura
Ejemplo 17-3. Regeneración térmica con isoterma lineal17.3.2. Adsorción con oscilación de presión
Ejemplo 17-4. Sistema de adsorción con oscilación de presión17.3.3. Lechos móviles simulados
Ejemplo 17-5. Sistema de lecho móvil simulado17.4. Análisis de movimiento no lineal del soluto
17.4.1. Ondas difusas
Ejemplo 17-6. Onda difusa
xiii
566567
569573573577579586588588589590592594595596597
603603605607
609
610610612615617
621623625
626
628
631631635641644649652654655656
xiv
17.9.17.10.
17.5.
17.4.2. Ondas de choqueEjemplo 17-7. Onda de choque autoafiladora
Intercambio iónico
17.5.1. Equilibrio en el intercambio iónico17.5.2. Movimiento de los iones
Ejemplo 17-8. Movimiento de iones para intercambiodivalente-monovalente
Transferencia de masa y energía17.6.1. Transferencia de masa y difusión17.6.2. Balances de masa en la columna
17.6.3. Transferencia de masa con parámetro agrupado17.6.4. Balances de energía y transferencia de calor17.6.5. Deducción de la teoría del movimiento del soluto17.6.6. Simuladores detallados
Soluciones de transferencia de masa para sistemas lineales17.7.1. Solución de Lapidus y Amundson para equilibrio local con dispersión17.7.2. Superposición en sistemas lineales
Ejemplo 17-9. Solución de Lapidus y Amundson para elución17.7.3. Cromatografía lineal
Ejemplo 17-10. Determinación de los parámetros de una isotermalineal, N, y la resolución, en cromatografía lineal
Método LUBpara sistemas no linealesEjemplo 17-11. Método LUB
Lista de control para diseño y operación en la prácticaResumen -ObjetivosReferenciasTarea
Apéndice al capítulo 17 Introducción al simulador Aspen Chromatography
17.6.
17-7.
17.8.
Guía de localización de problemas en Aspen Plus para separaciones
Respuestas a problemas seleccionados
Índice
Contenido
658659663664667
668672672674675676677678678679680681683
686687690691693693696708
713
717
72')
I