PS 3213 Síntesis de Procesos pdf

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(1)Prof. Alejandro Requena. Síntesis de Procesos Químicos. La SÍNTESIS de PROCESOS QUÍMICOS es la combinación de elementos separados para la integración en un todo coherente. El ANÁLISIS de PROCESOS QUÍMICOS es la separación de un todo coherente en sus elementos para su estudio individual. Consideraciones para el desarrollo de un proceso químico.

(2) Prof. Alejandro Requena. Un proceso químico es mucho más que la simple sumatoria de operaciones unitarias... Proceso. ?. Alimetación. Producto. BASES DE DISEÑO Naturaleza físico-química: Composición, curvas de destilación, gravedad específica, peso molecular, etc. Presión y Temperatura disponible. Rendimiento de los productos Especificaciones de Productos Presión y temperatura de Entrega. Selección de pasos de transformación debidamente integrados. Creación de alternativas plausibles Recepción del Problema Primitivo Problema Primitivo Defectuoso. Comparación con hechos conocidos. Retroalimentación correctiva. Consecuencia de la comparación de hechos. Creación de Problemas Específicos Varios Problemas Específicos Problema Específico Defectuoso. Análisis previo de los problemas específicos. Retroalimentación correctiva. Consecuencia de los estudios previos. Problemas Específicos más prometedores Solución Detallada Defectuosa. Cálculo detallado de una solución SOLUCION (Plan de Acción). Retroalimentación correctiva. Consecuencia de los estudios detallados.

(3) Prof. Alejandro Requena. Pasos para el diseño de un proceso o producto químico. Ing. Martín Rivera Universidad Iberoamericana . Cuidad de México. http://200.13.98.241/~martin/dip/tareas/sesion_1.pdf. ¿Cuál es el entorno en el que realiza su trabajo el Ing. de Procesos? Ejemplo: Etapas en el desarrollo de un proceso para la manufactura de “Kapton”.

(4) Prof. Alejandro Requena. Etapas en el desarrollo de un proyecto Visualización Ingeniería Conceptual Ingeniería Básica Ingeniería de Detalle. -50% +100%. Estimado Clase V. -30% +50% -20% +30%. Estimado Clase IV Estimado Clase III. -15% +20%. Estimado Clase II. -10% +15%. Estimado Clase I. Procura. Construcción. Puesta en Marcha. Conocimientos previos requeridos para la síntesis de procesos químicos... diseño de reactores procesos de separació separación. termodinámica Ciencias Básicas Química Matemáticas Física. transferencia de masa. balances de materia. balances de energí energía. transferencia de energí energía fenómenos de transporte.

(5) Prof. Alejandro Requena. La Síntesis se inicia con el Diseño Heurístico. Se basa en el análisis de alternativas desarrolladas en experiencias anteriores para situaciones similares, lo que permite la deducción de una serie de reglas empíricas o heurísticas que conducen a una rápida y confiable selección de la mejor alternativa.. Heurísticas. Son métodos de estimación o diseño rápido basados en la experiencia. Sin embargo debe tenerse en cuenta que... – Son útiles para reducir el tiempo de resolución del problema. – No garantizan una solución. – Distintas heurísticas pueden ser contradictorias entre sí. – Su aceptación está condicionada por el contexto mas que por estándares absolutos..

(6) Prof. Alejandro Requena. Recopilando información... Datos de cinetica de reacció reacción. Propiedades fí físicosico-quí químicas. Ciné Cinética de reacció reacción principal. Gravedad especifica. Ciné Cinética de reacciones colaterales Deseadas o NO. Peso Molecular Viscosidad Datos de Equilibrio Entalpí Entalpías Punto de Ebullició Ebullición Conductividad Té Térmicas Punto de Fusió Fusión Temp. Cristalizació Cristalización Solubilidad Tamañ Tamaño Partí Partícula. Capacidad Calorí Calorífica. Perry Cropley McKetta. Kirk. Kerk. Maxwell. 8 % CH4 (gas seco). ¿Dónde?. Termodiná Termodinámica en funció función de temperatura, presió presión y composició composición. 7. H2O / C. 6. 4,5. 5. 5,0. 4. 5,5 6,0 6,5. 3 2 1 740. SIMULADORES. 760. 780 800 T °C (a la salida). Tareas para la síntesis de proceso 1) Camino de la reacció reacción: H. H. H. C. C. + H. Cl Cl. →. H. H. H. C. C. Cl. 2) Localizació Localización o asignació asignación de especies: Aire : 100 moles O2 230 moles N2. 3) Separació Separación:. Azufre 100 moles. Quemador de azufre. Separador. 100 moles SO2. 230 moles N2. •Diferencias de volatilidad de la sal y el agua. Agua de mar 60 ºF. •Diferencias en la movilidad de las molé moléculas de agua y sal a travé través de una membrana •Formació Formación de hielo libre de sal •Diferencias en la reactividad quí química del agua y la sal. 4) Integració Integración:. Agua fresca.

(7) Prof. Alejandro Requena. Propuesta holística para el diseño de procesos químicos. El modelo de “la cebolla” es utilizado por algunos autores para explicar la importancia jerárquica de las distintas etapas en la síntesis de un proceso químico.. Metodología para la Síntesis. Camino de la Reacción. Tipos de Sistemas de Reacción. Desempeño. ¿ Promete ?. Reacción.

(8) Prof. Alejandro Requena. Restricciones. Balance de Balance de Masa Global Reciclos masa por ¿dónde? corriente. Tecnologias de Propiedades Separación Separación. Calidad. Asignació Asignación. Separación.

(9) Prof. Alejandro Requena. Red Manejo de Reciclo Medio Materiales Intercambio Calor Servicios Ambiente. Integración. Metodología general para la Síntesis.. Camino de la Reacción Restricciones. Tipos de Sistemas de Reacción. Desempeño. Reacción. ¿ Promete ?. Balance de Balance de Masa Global Reciclos masa por ¿dónde? corriente. Tecnologias de Propiedades Separación Separación. Calidad. Red Manejo de Reciclo Medio Materiales Intercambio Calor Servicios Ambiente. Asignació Asignación Separación Integración.

(10) Prof. Alejandro Requena. A manera de resumen… Definir reacciones involucradas – Reacción(es) que relacionan la(s) entrada con la(s) salida(s).. Distribución de especies – Establecer conexiones primarias entre reactores y necesidad de separación entre componentes.. Diseño de sistemas de separación – Selección de operación(es) unitaria para la(s) separación(es).. Diseño de sistema con integración energética Incorporar criterios de seguridad de procesos y análisis ecológicos pertinentes. Síntesis del camino de reacción Proceso de clorobenzeno Condiciones alcalinas a 5000 psi y 350 ºC. Cl. ONa. OH +. + NaCl. HCl. Proceso Catalítico. Fase vapor a 500 ºC Catalizador de SiO2. + NaCl + H2O. + 2NaOH. Condiciones de alta acidez. Fase vapor a 200º C Cloruro CuFe. ONa. Cl + HCl + ½O2. + H 2O OH. Cl +. H 2O. + HCl.

(11) Prof. Alejandro Requena. Síntesis del camino de reacción Proceso de sulfonación SO3H. Condiciones de alta acidez. Sales de alcali fundidas. + H2SO4. SO3H. + H 2O. ONa + Na2SO3 + 2H2O. + 3NaOH Condiciones ácidas Reacciones líquido-gas. ONa. OH +CO2 + H2O. + NaHCO3. Síntesis del camino de reacción Proceso de oxidación de tolueno Fase vapor Sales de Co como catalizador Sales de Cu y Mg como catalizador. CH3. +. COOH + H 2O. O2. COOH. OH +. + CO2. O2. Proceso de hiperóxido de cumeno CH 3 CH CH 3. CH. 3. Oxidación en fase vapor. + CH3. Condiciones ácidas. C. CH3 O OH. C. CH3 O OH. O2 OH + CH3COCH3.

(12) Prof. Alejandro Requena. Criterios para síntesis del camino de la reacción. Análisis de generación-consumo – Método sistemático para sintetizar rutas de reacción que impliquen reacciones químicas múltiples.. Criterio de economía del átomo economía fraccional del átomo =. masa de producto deseado masa total de reactivos. Criterio de economía del proceso – Combinación de los criterios anteriores con aspectos económicos (costos de reactivos, productos y subproductos). Economía del proceso Beneficio anual = Valor anual del producto manufacturado – Beneficio Bruto Costo anual de materias primas – Costo anual de amortizació amortización, mantenimiento, operació operación, servicios, mano de obra y otros factores. Reacció Reacción 1. Etileno + Cloro = Dicloroetano Reacció Reacción 2. Dicloroetano = Cloruro de vinilo + HCl Reacció Reacción 3. 2HCl + ½ O2 = Cl2 + H2O Reacció Reacción. 1. Etileno. Cloro. -1(2). -1(2). -2. +1 -1. 2 3 Neto. Especies Dicloro Cloruro etano de vinilo +1(2). HCl. -1(2). +1(2). +1(2). 0. +2. -2 0. O2. H2O. -½ -½. +1 +1.

(13) Prof. Alejandro Requena. Economía del proceso (Cont…) Reacció Reacción. 1. Etileno. Cloro. -1(2). -1(2). 2 3 Neto. +1 -1. -2. Especies Dicloro Cloruro etano de vinilo +1(2). HCl. -1(2). +1(2). +1(2). 0. +2. -2 0. O2. H2O. -½ -½. +1 +1. Especies. Peso Molecular. $/lb $/lb**. $/lbmol $/lbmol. Etileno. 28. 0.03. 0.84. Cloro. 70. 0.04. 2.80. Cloruro de Vinilo. 62. 0.05. 3.10. 3.103.10-0.840.84- ½ 2.80 = $ 0.86/lbmol 0.86/lbmol de cloruro de vinilo. Tipos de sistemas de reacción Reacciones simples: ALIMENTACIÓN →. PRODUCTO. ALIMENTACIÓN →. PRODUCTO + SUBPRODUCTO. ALIMENTACIÓN1 + ALIMETACION2. →. PRODUCTO. Reacciones múltiples en paralelo ALIMENTACIÓN →. PRODUCTO. ALIMENTACIÓN →. SUBPRODUCTO. ALIMENTACIÓN →. PRODUCTO + SUBPRODUCTO1. ALIMENTACIÓN →. SUBPRODUCTO2 + SUBPRODUCTO3. ALIMENTACIÓN1 + ALIMENTACION2. → PRODUCTO. ALIMENTACIÓN1 + ALIMENTACION 2. → SUBPRODUCTO.

(14) Prof. Alejandro Requena. Tipos de sistemas de reacción Reacciones múltiples en serie ALIMENTACIÓN PRODUCTO. → →. PRODUCTO SUBPRODUCTO. ALIMENTACIÓN PRODUCTO. → →. PRODUCTO + SUBPRODUCTO 1 SUBPRODUCTO 2 + SUBPRODUCTO 3. ALIMENTACIÓN 1 + ALIMENTACION 2 PRODUCTO. → PRODUCTO → SUBPRODUCTO 1 + SUBPRODUCTO 2. Reacciones múltiple en serie y paralelo ALIMENTACIÓN → ALIMENTACIÓN → PRODUCTO →. PRODUCTO SUBPRODUCTO SUBPRODUCTO. ALIMENTACIÓN → ALIMENTACIÓN → PRODUCTO →. PRODUCTO SUBPRODUCTO1 SUBPRODUCTO2. ALIMENTACIÓN1 + ALIMENTACION2 → PRODUCTO ALIMENTACIÓN1 + ALIMENTACION2 → SUBPRODUCTO1 PRODUCTO → SUBPRODUCTO2 + SUBPRODUCTO3. Heurísticas para la selección de reacciones químicas 1.. 2.. Intente maximizar la incorporación de átomos de los reactivos en el producto final. Elija materias primas que sean tan cercanas como sea posible a la estructura química del producto final. Evite síntesis químicas que utilicen modificación química temporal de los reactivos. Evite introducir elementos que no estén incorporados en el producto final. Elegir reactivos que minimicen riesgos de explosión, incendios o liberación de materiales tóxicos. Si el uso de materiales peligrosos es inevitable, diseñe para un volumen mínimo de reactor. En síntesis que requieran reactores múltiples, evite el almacenamiento de materiales peligrosos..

(15) Prof. Alejandro Requena. Heurísticas para la selección de reacciones químicas (Cont…) 3.. 4. 5. 6.. Utilizar materias primas de alta pureza para minimizar reacciones colaterales no deseadas. Considerar, si es posible, la purificación de las materias primas antes de introducirlas en un reactor. Favorecer los esquemas de reacción que requieran menos etapas. Si fuera posible, utilizar un catalizador. Elegir reacciones que procedan de manera espontánea a temperaturas y presiones tan similares a las condiciones de ambiente como sean posible. Las temperaturas y presiones superiores a las del ambiente son preferibles a las inferiores.. Estrategias relativas a Conversión de especies: Identifique la estructura química del producto químico deseado. Basándose en analogías estructurales, identifique posible productos de partida y/o que puedan aparecer como intermediarios o productos colaterales. Diseño los caminos de reacción que puedan servir para la obtención de los productos deseados. Elimine aquellos caminos impracticables por consideraciones termodinámicas o cinéticas. Establezca el orden de procedencia de las reacciones químicas e identifique las posibles de más de un camino de reacción u orden de precedencia. Identifique posibles productos intermedios o finales secundarios Jerarquice las alternativas en orden de complejidad y elimine las más complejas..

(16) Prof. Alejandro Requena. Variables de diseño del reactor Temperatura y presión del reactor Volumen del reactor Tiempo de residencia Adición de reactivos Catalizadores Modo de operación Patrones de mezclado. Reactor: Estableciendo el caso base ¿En que fase toma lugar la reacción? ¿Cuál es el rango de temperatura y presión requerido por el reactor? ¿Quién controla la reacción, la cinética o el equilibrio? ¿Se requiere catalizador? ¿Cuáles son sus propiedades? ¿La reacción requiere un catalizador sólido o ésta es homogénea? ¿Es la reacción principal exotérmica o endotérmica? ¿Cómo son los requerimiento energéticos? ¿La reacción principal compite con reacciones que termodinámicamente se mueven en la misma dirección? ¿Para qué lado se desplaza la reacción? ¿ Cuál es la selectividad de la reacción deseada? ¿Cuál es la conversión en un paso? ¿Cuáles son las propiedades físicas, químicas, de seguridad y toxicidad de todos los materiales involucrados incluyendo especies intermedias?.

(17) Prof. Alejandro Requena. Desempeño del reactor Conversión =. Selectividad =. (Reactante consumido en el reactor) (Reactante alimentado al reactor) (Producto deseado producido) (Reactante consumido en el reactor). Rendimiento =. ×δ. (Producto deseado producido) (Reactante alimentado al reactor). ×δ. δ = Factor Estequimétrico. Metodología general para la Síntesis.. Camino de la Reacción Restricciones. Tipos de Sistemas de Reacción. Desempeño. Reacción. ¿ Promete ?. Balance de Balance de Masa Global Reciclos masa por ¿dónde? corriente. Tecnologias de Propiedades Separación Separación. Calidad. Red Manejo de Reciclo Medio Materiales Intercambio Calor Servicios Ambiente. Asignació Asignación Separación Integración.

(18) Prof. Alejandro Requena. Asignación de especies Las RESTICCIONES representan los límites operacionales del proceso, de calidad del producto y del medio ambiente. “Checklist” especificaciones de calidad, restricciones ambientales, limitaciones operacionales, limitaciones de servicios, de catalizdor cinética, termodinámica, conversión en un paso.. Tareas para la síntesis de proceso 1) Camino de la reacció reacción: H. H. H. C. C. + H. Cl Cl. →. H. H. H. C. C. Cl. 2) Localizació Localización o asignació asignación de especies: Aire : 100 moles O2 230 moles N2. 3) Separació Separación:. Azufre 100 moles. Quemador de azufre. Separador. 100 moles SO2. 230 moles N2. •Diferencias de volatilidad de la sal y el agua. Agua de mar 60 ºF. •Diferencias en la movilidad de las molé moléculas de agua y sal a travé través de una membrana •Formació Formación de hielo libre de sal •Diferencias en la reactividad quí química del agua y la sal. 4) Integració Integración:. Agua fresca.

(19) Prof. Alejandro Requena. Balance de masa global Objetivo: Establecer cantidad de materia prima para una cantidad de producto. Tomando en cuenta: » Todas las reacciones involucradas en el proceso » La cantidad de cada subproducto generado » La conversión global para el producto principal Ejemplo: Obtenció Obtención de SO2 por oxidació oxidación del azufre 100 moles O2. 100 moles SO2. 230 moles inerte S + O2 → SO2. 230 moles inerte. 100 moles S. Localización de especies Ejemplo:. a). S + O2 → SO2. Aire : 100 moles O2 230 moles N2 Azufre 100 moles. b). Quemador de azufre. 100 moles SO2. 230 moles N2 230 moles SO2 frí frío. Aire : 100 moles O2 230 moles N2 100 moles O2. Separador 230 moles N2. Separador. 100 moles S. Quemador de azufre. Enfriador. 100 moles SO2.

(20) Prof. Alejandro Requena. ¿Debe colocarse un reciclo? El acetato de isopropilo es un solvente industrial y agente de extracción que puede ser producido por reacción de esterificación entre el alcohol isopropílico y el ácido acético. C3H7OH. +. (Alcohol Isopropílico). CH3COOH. =. (Ácido acético). C3H7OOCCH3 + (Acetato de isopropilo). H2O (Agua). Esta reacción es reversible y tiene una conversión del 60%.. ¿Es rentable el proceso?. Para el sistema sin reciclo… Alcohol + ácido = 0.6 acetato + 0.6 agua + 0.4 alcohol + 0.4 ácido Especies Alcohol Ácido Acetato H2O Alcohol Ácido Reacció Reacción. -1. -1. 0.6. 0.6. 0.4. 0.4. Neto. -1. -1. 0.6. 0.6. 0.4. 0.4. Especies Alcohol Isopropí Isopropílico Ácido Acé Acético Acetato de isopropilo. $/lb * $/lb* 0.07 0.09 0.12. $/lbmol $/lbmol 4.20 5.40 12.25. 0.6(12.25)-1.0(4.20)-1.0(5.40) = -1.25$/mol de acetato.

(21) Prof. Alejandro Requena. Incorporando un reciclo… Alcohol + ácido = 0.6 acetato + 0.6 agua + 0.4 alcohol + 0.4 ácido. Reciclando el 80% del material no convertido Especies Alcohol Ácido Acetato H2O Alcohol Ácido Reacció Reacción. -1. -1. 0.6. 0.6. 0.4. 0.4. Reciclo. 0.32. 0.32. 0. 0. -0.32. -0.32. Neto. -0.68. -0.68. 0.6. 0.6. 0.08. 0.08. 0.6(12.25)0.6(12.25)-0.68(4.20)0.68(4.20)-0.68(5.40) =+0.63 $/mol de acetato. Metodología general para la Síntesis.. Camino de la reacción Restricciones. Tipos de Sistemas de Reacción. Desempeño. Reacción. ¿ Promete ?. Balance de Balance de Masa Global Reciclos masa por ¿dónde? corriente. Tecnologías de Propiedades Separación Separación. Calidad. Red Manejo de Reciclo Medio Materiales Intercambio Calor Servicios Ambiente. Asignació Asignación Separación Integración.

(22) Prof. Alejandro Requena. Separación ¿Es necesaria la separación? ¿Cuáles son las especificaciones de todos los productos? ¿Son peligrosos algunos de los productos, subproductos o impurezas? ¿Qué debo sacrificar de los otros módulos del proceso para ahorrar en el costo de separación?. Secuencia de separación.

(23) Prof. Alejandro Requena. Clasificación de las técnicas de separación Técnica Mecánica. Entrada Dos fases. Salida. Base de la separación. Dos fases. Diferencias en tamaño o en densidad. Basadas en la Una fase velocidad. Una fase. Diferencia en la velocidad de transporte a través de un medio. Basada en el equilibrio. Dos fases. Diferencias en la composición de dos fases en equilibrio. Una fase. Heurísticas para selección de las técnicas y secuencia de separación 1.. 2.. 3.. Si ya tiene la alimentación en dos fases, utilice una técnica de separación mecánica. Si la alimentación es una sola fase, primero considere las técnicas de separación basadas en el equilibrio, en particular para productos fabricados en grandes cantidades. Piense en técnicas de separación basada en velocidad para productos de volúmenes pequeños, con alto valor agregado y que requeiran alta pureza..

(24) Prof. Alejandro Requena. Heurísticas para selección de las técnicas y secuencia de separación (Cont…) 4.. Para separaciones basadas en el equilibrio, tome en cuenta (en este orden) las diferencias en: –Punto de ebullición –Punto de fusión –Solubilidad en disolventes comunes –Unión a las superficies sólidas. Se pueden aprovechar con eficiencia las diferencias de 10°C o menos en el punto de ebullición. Por lo general se necesitan diferencias más grandes en el punto de fusión, en solubilidad o unión.. Heurísticas para selección de las técnicas y secuencia de separación (Cont…) 5.. 6.. Trabaje a temperaturas y presiones tan cercanas a las del ambiente como sea posible y prefiera temperaturas y presiones superiores a las ambientales más que las inferiores. Evite en lo posible la adición de materia extraña. Si adiciona materia extraña, evite materiales tóxicos o peligrosos y elimínelos tan pronto como sea posible..

(25) Prof. Alejandro Requena. Heurísticas para selección de las técnicas y secuencia de separación (Cont…) 7.. 8.. Para recuperar cantidades en traza, utilice métodos de separación donde el costo aumenta con la cantidad de material a recuperar, no con la cantidad de la corriente que se va a procesar. Para separar cantidades pequeñas de contaminantes que no sea necesario recuperar, piense en el uso de reacciones químicas destructivas más que en separaciones físicas.. Técnicas de separación mecánica frecuentes Técnica. Fase de la alimentación. Diferencia en la propiedad física. Cómo funciona. Filtración. Sólido y fluido. Tamaño. Bombeo de la mezcla a través de una membrana porosa. Sedimentación. Sólidos y líquidos. Densidad. Los sólidos suspendidos se separan parcialmente del líquido mediante sedimentación por gravedad. Flotación. Sólidos y líquidos. Densidad. La fase menos densa se reúnen y elevan a la superficie. Dos líquidos inmiscibles. Expresión. Sólidos y líquidos. Fase de agregación. Compresión del sólido húmedo dejando que el líquido escape. Centrifugación. Sólido y fluido. Densidad. La fuerza centrífuga causa que la fase más densa migren hacia afuera. Líquidos inmiscibles.

(26) Prof. Alejandro Requena. Ejemplos de tecnologías de separación Basadas en el equilibrio y que utilizan energía como agente de separación Fase de la Agente de Alimentación Separación Evaporación. Líquida. Expansión Flash. Líquida. Calor. Líquida y/o vapor. Destilación Despojamiento. Líquida. Fases de los Productos. Propiedad. Líquido + vapor. Reducción de presión Líquido + vapor Diferencia de volatilidad (energía) (presión de vapor) Calor Líquido + vapor Gas no Líquido + vapor condensable. Ejemplo de tecnologías de separación Basadas en el equilibrio y que adicionan un material como agente de separación. Absorción Lixiviación. Extracción. Fase de la Alimentación. Agente de Separación. Fases de los Productos. Gas. Líquido no volátil. Líquido + vapor. Solvente. Líquido + sólido. Sólida. Líquida. Líquido inmiscible. Dos líquidos. Propiedad. Solubilidad preferencial Solubilidades diferentes de distintas especies en las dos fases líquidas.

(27) Prof. Alejandro Requena. Algunas heurísticas relativas a Separación de especies: Identifique todas las técnicas de separación posibles. Trate de aligerar las tareas de separación repartiendo corrientes o mezclando. Retire primero las sustancias más corrosivas o peligrosas. Separe primero los componentes más abundantes y deje las separaciones más difíciles para el final. Evite usar técnicas que impliquen el ingreso de una nueva especie; si es inevitable, retire esta nueva especie cuanto antes. Al usar destilación retire la especie deseada como un destilado al final de la serie de separaciones. Al separar varios componentes, proceda por orden de volatilidad decreciente. Evite las fluctuaciones en la temperatura o en las presiones. Trate de comenzar por los valores más altos y de allí descender.. Heurísticas para separación de especies. ⌦Use destilación como primera opción para separar. fluidos cuando se requiera alta pureza en ambos productos ⌦Use absorción gaseosa para remover trazas de un. componente en una corriente gaseosa ⌦Considere membranas para separar gases de punto. de ebullición criogénico y flujos pequeños ⌦Considere la extracción para purificar un líquido. de otro líquido ⌦Use cristalización para separar dos sólidos o para. purificar un sólido de una solución líquida.

(28) Prof. Alejandro Requena. Heurísticas para separación de especies. ⌦ Use. evaporación para concentrar la solución de un sólido en un líquido. ⌦ Use ⌦ Use. filtración para remover un sólido de un lodo. tamizado para separar dos sólidos de diferente tamaño de partícula. ⌦ Considere. la osmosis reversa para purificar un líquido de una solución de sólidos disueltos. ⌦ Use. centrifugación para concentrar un sólido en un lodo. ⌦ Use. lixiviación para remover un sólido de una mezcla de sólidos. Tareas para la selección de separación 300 ppm CHCl3 y 2% Cl2 Solubilidad PM. PE (ºC). Br2. Cl2. Bromo Br2. 160. 59. -. s. s. s. s. 4. Cloro Cl2. 71. -34. s. -. s. s. s. 2. 119. 61. s. s. -. s. s. 1. 252. 150. s. s. s. -. s. 0.5. Cloroformo CHCl3 Bromoformo CHBr3 3. 2 Br2. CHCl3 CHBr3 Eter. 250 º C + CHCl3 ⎯⎯ ⎯⎯→ CHBr3 + 3 2 Cl2. H2O (lb100 lb) lb).

(29) Prof. Alejandro Requena. Tareas para la selección de separación 4% = - Br2. 150º 150ºC = - CHBr3. 3=. Solubilidad en agua. 100 =. Puntos de ebullició ebullición. 2 = -Cl2. 50 = - Br2 – CHCl3. 1 = - CHCl3 - CHBr3 0=. 0ªC = -50 =. - Cl2. Bromoformo 1000 lbs/ lbs/hr Bromo con 20 lbs/ lbs/hr de Cloro y 0.3 lbs/ lbs/hr de Cloroformo. Calentar Calentarhasta hasta250 250 ºC ºCpara paraconvertir convertirelel cloroformo en cloroformo en bromoformo bromoformo. Aprovechar Aprovecharlaladiferencia diferenciade de puntos ón entre ebullici puntosde deebullició ebullición entreelel bromoformo y la mezcla de bromoformo y la mezcla de bromo bromoyycloro cloro. Cloro. Aprovechar Aprovecharlala diferencia diferencia de depuntos puntos de deebullición ebulliciónentre entreelel bromo y cloro bromo y cloro. Bromo puro. Tareas para la selección de separación AE. AE. Vapor AP. Alimentació Alimentación de Br2 crudo. Trazas Cl. Reactor tubular multipasos. Vapor. Vapor Trazas CHBr3. Br2 Producto. Destilació Destilación multietapas.

(30) Prof. Alejandro Requena. De las muchas diferencias que pueden existir entre la fuente y el destino de una corriente, las diferencias que involucran composiciones dominan. Seleccione las tareas de separación primero. Posición en la lista ordenada de la propiedad de los materiales a ser separados Solapamiento entre las propiedades de especies adyacentes Condiciones de presión y temperatura que deben alcanzarse para forzar la diferencia de propiedades Condiciones en las cuales el material entra y sale de la etapa de separación Estado actual de la tecnología Cantidad de las especies a ser separadas. Tareas para la selección de separación De ser posible, alivie las tareas de separació separación repartiendo corrientes o mezclado. 10 a. 2 0. b. 2. 5 Propiedad I. 3. 1 3. 1. A. 1. Separació ón Separaci Separación Secuencia Secuenciade de separaciones separacionesde delistas listas ordenadas ordenadasde de propiedades ímicas y/o qu propiedadesquí químicas y/o fífísicas sicas. 5. 0. 5 5. B. 2. 3. 10 2 Propiedad II 1. 1 0. C.

(31) Prof. Alejandro Requena. Tareas para la selección de separación 2. 1. Separació ón Separaci Separación basada basadaen eneste este punto puntode dequiebre quiebre. 2. 1. Corriente I. Corriente II. 3. 2 1. 3 Corriente original. Separació ón Separaci Separación basada basadaen eneste este punto puntode dequiebre quiebre. 3 Lista ordenada de una propiedad. 2 Corriente I 1 3. Corriente II. Componentes puros 10 15. 0 10. a. 2. 12 Ton S. 0. 1. A. 1. 0. 0. b. 0. 0. 0. 2. 0. 5. 0. 7. 5. 0. 2. 5. 13 Ton. 0. 5. S. 5. 3. 0. 0 5. S. 0 3. 8 Ton. 5. 0. 0. 3. 0. B. 10 1. C. 0. 12+13+8=33 Toneladas.

(32) Prof. Alejandro Requena. 1 5 2. a. 6 Ton S. 1 1. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 5. 5. 0. 0. 3.3. 1.7. 3.3. 1.7. 2. 0. 1. 1.7. 0. 10 0. 1. 10 0 2. 5 5. 1 3. 5. b. 5 3. A. 1.7. S. 0. 1. 4 Ton. 1. B. 2. C. 6+4=10 Toneladas. Algunas heurísticas relativas a Manejo de energía: Use las corrientes a elevada presión para realizar trabajo directamente. Use las corrientes con fluidos a altas temperaturas para generar vapor, en calefacción o para realizar trabajo directamente. La calefacción o disipación del calor debe hacer preferiblemente entre corrientes del proceso. Los intercambiadores más efectivos son aquellos en el que los fluidos frío y caliente circulan en contracorriente. En cascada, el fluido más caliente que debe ser enfriado debe intercambiar calor con el fluido más caliente que dese ser calentado, y el fluido más frío que debe ser calentado debe intercambiar calor con el fluido más frío que debe ser enfriado..

(33) Prof. Alejandro Requena. Algunas heurísticas relativas a Transporte de materiales: El transporte de fluidos debe hacerse en cascada de presiones minimizando los altibajos. El transporte de sólidos debe hacerse en cascada de energía potencial, usando la fuerza de gravedad y minimizando los altibajos. Evite el transporte de materiales en más de una fase. Cuando el transporte requiera la coexistencia de dos o más fases, la segregación de las fases se hará tan pronto sea posible..

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