Diseño II Corte

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Separadores: se asume presion ambiental y con los puntos de ebullicion lo que sale por el tope y fondo, se supone que la alimentacion viene en dos fases para pasar a un separador. Ocurre una separacion de una etapa de equilibrio y se necesita la temperatura y presion. En general los separadores se utilizan a presiones cercanas a la atmosferica. En un separador la temperatur y la presion de todas las corrientes son iguales.

La corriente de alimentacion es de masa y composicion conocida, hay que determinar el flujo del destilado y residuo. Si la columna es el ltimo equipo del diagrama se debe conocer la composicion del destilado que representa el grado de pureza requerida para el comprado.Se deben conocer las composiciones del tope y fondo a temperaturas de tope y fondo.

La temperatura de la alimentacion es conocida porque viene de un equipo anterior. En una columna de destilacion hay una caida de presion a traves de los platos, pero se disea para que esta caida de presion sea minima. La presion del tope es conocida y sino se asume que es la atmosferica.

Las masas y composiciones son conocidas. La temperatura del gas es conocida cuando se disuelve un componente en otro generalmente hay cambio de temperatura (calor de disolicion)

La temperatura: para evitar que solubilen otros componrntr indeaseables. La temperatura del lquido sera de 10 a 20 C mayor que la temperatura del gas. La temperatura del liquido es igual a la temperatura del gas + 10. La absorcion debe ser isotermica es decir, todas las temperaturas deben tener un mismo rango, por lo menos debne tener un perfil de temperaturas igual. Si TL1 se aleja mucho de TL se debe colocar un enfriador o un absorbedor con chaqueta para evitar que TL1 se aleje mucho de TL. Si el absorbedor es de tipo quimico el balance de energia es el mismo, lo unico que cambia son las siglas.

Columnas de absorcion: El gas a purificar, entra por el tope y es de masa y composicion conocida. En caso de solido se puede determinar la masa y composicion del solido.

La composicion de salida del gas tiene que fijarlo el que disea. Se puede disear de manera que todo el contaminante quede en el lecho ya que el solido es muy eficiente. La capacidad de absorcion del solido se determina apartir de la siguiente ecuacion:

Hoja de especificacion: lista que sirve para indicar al vendedor o fabricante el tipo de equipos que deseamos, debe venir acompaada de un diagrama del equipo donde aparezca la ubicacin de la instrumentacion

Intercambiador de calor: Numero del equipo Funcion Tubos: (numero, diametro, distancia entre los centros, arreglos, longitud, material sugerido, numero de pasos por el tubo, deflectores) Carcaza: (diametro, longitud, numero de pasos, material) Informacion general: (tipos de fluidos, condiciones de operacin, coeficiente de transferencia y area de transferencia)

Reactor de mezcla completa: Numero de equipos Funcion Especificacion Volumen Conversion Tiempo de residencia Material Condicion de operacin Velocidad de reaccion Agitador (material, longitud, potencia, numero, tipo de carga) Chaqueta Caudal de fluido Aerea de transferencia Tipo de chaqueta Tipo de fluido Materiasles

Formas del reactor: Diametro Altura Si lleva o no tapa

Reactor de flujo en piston (lecho fijo): Numero del equipo Funcion Especificaciones: (diametros de los tubos, longitud, material sugerido, condiciones de operacin, arreglos de los tubos, numero de los tubos, diametro de la carcaza, todo tipo de fluido, tipo de chaqueta, area, area de transferencia, material de la chaqueta, soporte para catalizador de una tubo)

Reactor de flujo en piston (de un solo lecho):

Numero de euipo Funcion Especificacion: (diametro del tubo, longitud del tubo, material sugerido, condiciones de operacin, tipos de fluidos, tipos de chaqueta, soporte del lecho, direccion del flujo, area de transferencia, material de la chaqueta)

Absorbedor de lecho: Numero del equipo Funcion Especificaciones: longitud de la columna, diamtero de la columna, materiales, condiciones de operacin, tipo de fluido, tipo del empaque, altura de lecho, soporte para el lecho, distribuidor de fluido, extractor de neblida (evita que el gas que sale por el tope arrastre el liquido), chaqueta (tipo y area de transferencia), el absorbedor fisico y quimico tienen el mismo diseo

Columna de destilacion: Numero del equipo Fncion Especificaciones: altura, diametro, numero de platos, tipos de platos, material de palto, esparcimiento entre plato Materiales Condiciones de operacin Tipo de condensador Rehervidor Tipo de fluido

Separadores: Numero del equipo Funcion Dimensiones: longitud, diametro, ubicacin de la alimentacion, deflector interno Material Extractor de neblina

Absorbedor: es identico al reactor de flujo piston fijo de un lecho lo unico diferente es la chaqueta es vez de ellos lleva serpentines.

Separadores: recipiente que se usa para separar mezcla de fluidos en sus fracciones liquidos y gaseosas. Tambien es denominado trampa y puede ser cilindrico o esferico. Se usa para evitar reducciones subitas de presion que causaria perdidas de los componentes liquidos por arrastre de gas, perdidas de la energia de gas riesgo de incendio y formacion de emulsiones.

Clasificacion: De acuerdo a su funcion, produccion general y de prueba. De acuerdo a su configuracion verticales y horizontales De acuerdo a su presion baja, alta y media Segn el numero de fase, bifasico y trifasico

Secciones internas: Separacion primaria Fuerza gravitacional Cohalecencia Acumulacion de liquidos

Criterios de diseo: Propiedades de los fluidos Elementos internos y externos Tipos de separadores Diamensiones del equipo Disposiciones del espacio

Separadores horizontales: Mayor interfase y velocidad del gas Economia de ensamblaje y transporte Operacin, instalacion y mantenimiento Espuma y turbulencia Capacidad vs dimensiones Control de nivel critico Contenido de arena

Separadores verticales: Tapones de liquido Arena Control de nivel Tendencia del liquido a evaporizar Espacio ocupado Costo de ensamblaje y transporte Relacion capacidad y tamao

Dimensionamiento: Velocidad del gas Tasa del flijo volumentrico Area transversal Diametro interno Caudal del liquido Volumen de retencion Altura Diametro de la boquilla

Torres empacadas: a mayoria de las columnas usan platos, sin embargo los empaques son una opcion valida

Tipos: Empaques al azar: piezas discretas puestas al azar dentro de la columna. Tienen varios diseos, cada cual con area superficiales; caida de presion, eficiencia y formas particulares especificas. Empaques apilados: arreglos apilados del empaque para proveer una manera uniforme del empaque. Empaques estructurados: se provee una configuracion geometrica especfica. Este tipo de empaque puede ser de cama de punto o de cama seccionado hechos de placas corrugadas y son usados paara altos flujos de liquido

Dimensionamiento de columnas: Metodo de Eckert: es usado para arreglos al azar de empaques discretos. Se puede predecir la caida de presion para una carga dada y el diametro de la columna.Las columnas empacadas estan diseadas para una caida de presion de 0.20 y 0.60 plg de H2O por pies de profundidad y 1 pulg de H2O es el maximo

Torre de funcionamiento y diseo de platos perforados:

Caracteristicas de una columna: Cubierta y platos: material de la torre vidrio, materiales vidriados, madera, carbon, impermeables, plasticos y metales. Para torres metalicas la cubierta son generalmente cilindricas debido al costo. Los platos generalmente hechos de hojas metalicas, de ser necesarios de aleaciones especiales. El espesor depende de la corrosion prevista. Soporte de los platos: mediantes anillos que sujetan los platos y los unen a la cubierta. Los platos deben sujetarse con el fin de prevenir el movimiento debido a oleadas del gas, de esa manera permite la expansion termica Patrones de flujo: el flujo invertido puede utilizarse en torres relativamente pequeas. El ms comun es el flujo transversal de un solo paso (menor costo). Para torres de diametro grande puede utilizarse flujo radial o divido.

Torre de platos: cilindro vertical donde el lquido y el gas se ponen en contacto en formas de pasos sobre platos. El efecto global es un contacto multiple a contracorriente entre el gas y el lquido. Cada plato es una etapa, se ponen en contacto ntimo los fluidos. Ocurre la difusion intefacial y los fluidos se separan. El nmero de platos teoricos en el equilibrio de una torre, solo dependen de lo complicado de la separacion que se va a llevar a cabo y esta determinada por el balance de materia. La eficiencia de la etapa y por lo tanto el nmero de platos se determina por el diseo mecanico y las condiciones de operacin. El diametro de la torre depende de las cantidades de lquido y gas que fluye a traves de la torre por unidad de tiempo. Determinado el nmero de platos teoricos y requeridos, escoger dimensiones y arreglos que presenten mejor combinacion de varias tendencias opuesta.Eficiencia de platos: el tiempo de contacto debe ser largo, elevada superficie interfacial entre las fases, ademas altas intensidad de turbulencia eleva l coeficiente de ransferencia de masa. Tiempo de contacto prolongado: la laguna de liquido sobre cada plato debe ser profunda Area interfacial: el flujo de gas se dispersa totalmente en el liquido Esparcimiento entre platos: generalmente se escoge de acuerdo a la facilidad de construccion, mantenimineto y costo. Se verifica posteriormente mendiante un proceso iterativo para evitar cualquier inundacion y arrastre excesivo del liquido en el gas