Ingeniería de procesos de separación.

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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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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

ε

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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

5

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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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

PRO

PAN

O

ISO

BUTA

NO

N-B

UTA

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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° °

°=

=

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

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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Page 105: Ingeniería de procesos de separación.

×

×

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Page 106: Ingeniería de procesos de separación.

z − xBD = (xD − xB

)F

TReflujo

Presión

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Page 107: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 108: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 109: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 110: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 111: Ingeniería de procesos de separación.

Colas

Alimentación

Destilado

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Page 112: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 113: Ingeniería de procesos de separación.

×× ×

− × − × −

− × − × −

cal Btugmol °C

o1bmol °F

×

× ×

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Page 114: Ingeniería de procesos de separación.

× ×

× − − × −

− × − − × −

×

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Page 115: Ingeniería de procesos de separación.

− −

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Page 116: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 117: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 118: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 119: Ingeniería de procesos de separación.

=

− −

− −

− − −

− − −

− − − − − −

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Page 120: Ingeniería de procesos de separación.

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⎢ − ⎪ λ ⎢ − ⎪ λ

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Page 121: Ingeniería de procesos de separación.

− − −−−

− − −

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Page 122: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− − −

− −−

− − −

− −−

−−

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Page 123: Ingeniería de procesos de separación.

− −

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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Page 124: Ingeniería de procesos de separación.

PM

PM

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Page 125: Ingeniería de procesos de separación.

− −

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Page 126: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 127: Ingeniería de procesos de separación.

− −

Línea superior de operación Pendiente = L/V

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Page 128: Ingeniería de procesos de separación.

− −

Línea inferior de operación Pendiente = L

–/V–

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Page 129: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 130: Ingeniería de procesos de separación.

− −−

− −

− − − −

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Page 131: Ingeniería de procesos de separación.

− − −

−−

− −

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Page 132: Ingeniería de procesos de separación.

−−

− −

− − −

(etapa de alimentación)

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Page 133: Ingeniería de procesos de separación.

−−

− − − −

−−

− − − −

− −−

−−

`

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Page 134: Ingeniería de procesos de separación.

Líquido saturado (q = 1)

Línea y = x

Líquido subenfriado

(q > 1)Mezcla de dos fases

Vapor saturado

Vapor sobrecalentado

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Page 135: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 136: Ingeniería de procesos de separación.

− −

−−

− − −

−− −

− −

− −

− − −

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Page 137: Ingeniería de procesos de separación.

Δ λ

Δλ

−−

− −

−−

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Page 138: Ingeniería de procesos de separación.

°

−−

− −− −

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Page 139: Ingeniería de procesos de separación.

− −− −

Líquido saturado

Etapa óptima de alimentación

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Page 140: Ingeniería de procesos de separación.

Línea de alimentación

Alimentación

Líneasuperior de operación

Línea inferior de operación

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Page 141: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− −

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Page 142: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 143: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 144: Ingeniería de procesos de separación.

(aislado)LO líquido saturado

Etapa óptima de alimentación

Vapor de agua saturado puro

Líquido saturado

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Page 145: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− −

−−

−−

−−

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Page 146: Ingeniería de procesos de separación.

− − −

Línea inferior de operación

Op. Sup.

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Page 147: Ingeniería de procesos de separación.

− −− −

−− −

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Page 148: Ingeniería de procesos de separación.

Corriente lateral

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Page 149: Ingeniería de procesos de separación.

La alimentación condensa 1 mol de vapor/4 moles Alim.

Vapor saturado

Alimentaciones óptimas

Líquido saturado

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Page 150: Ingeniería de procesos de separación.

−−

− −

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Page 151: Ingeniería de procesos de separación.

− −

′ ′

′ ′

′ −′ ′

−′

−′ − ′

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Page 152: Ingeniería de procesos de separación.

− −

−−

−−

−−

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Page 153: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−−

− −

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Page 154: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−−

4.9.1 Condensadores parciales

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Page 155: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 156: Ingeniería de procesos de separación.

YCMV

xCMV

Intermedia

Superior

Inferior51/3 contactos Equil.

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Page 157: Ingeniería de procesos de separación.

4.9.4 Vaporizadores intermedios y condensadores intermedios

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Page 158: Ingeniería de procesos de separación.

4.9.5 Columnas de agotamiento y enriquecimiento

− −

yCMV

xCMV

Inferior

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Page 159: Ingeniería de procesos de separación.

yCMV

xCMV

Línea de alimentación

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Page 160: Ingeniería de procesos de separación.

− −

xCMV

yCMV

Línea y = x

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Page 161: Ingeniería de procesos de separación.

Estricción

yCMV yCMV

xCMV xCMV

Estricción

Conc. en la etapa

Vaporizador Alimentación Condensador

Ubicación en la etapa

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Page 162: Ingeniería de procesos de separación.

−−

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Page 163: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− −

yj * en equilibrio

con xj

xj * en equilibrio

con yj

curva de pseudo-equilibrio

yCMV

xCMV

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Page 164: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− −

Condensador total

Líquido o reflujo Sat.

Vaporizador parcial

yCMV

xCMV

(1er tanteo)

(2° tanteo)(3er tanteo)

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Page 165: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 166: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 167: Ingeniería de procesos de separación.

TReflujo

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Page 168: Ingeniería de procesos de separación.

− −

−−

−λ

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Page 169: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 170: Ingeniería de procesos de separación.

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

Calcular yi con la ecuación de operación inferior

¿Es

¿Es

Calcular xi del equilibrio

Calcular cantidad fraccionaria de etapas

Fin

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Page 171: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 172: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 173: Ingeniería de procesos de separación.

yCMV

xCMV

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Page 174: Ingeniería de procesos de separación.

yCMV

xCMV

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Page 175: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 176: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 177: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 178: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 179: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 180: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 181: Ingeniería de procesos de separación.

°λ

×

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Page 182: Ingeniería de procesos de separación.

Vapor

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Page 183: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 184: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 185: Ingeniería de procesos de separación.

F

1

2

3

P

B

xp

D

Bomba

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Page 186: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 187: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 188: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 189: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 190: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 191: Ingeniería de procesos de separación.

− −

www.FreeLibros.me

Page 192: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−−

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Page 193: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 194: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 195: Ingeniería de procesos de separación.

− − − −

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Page 196: Ingeniería de procesos de separación.

× −

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Page 197: Ingeniería de procesos de separación.

Líquido, Derr. molal Const.

Líquido

Líquido

Flujo total

Vapor, Derr. molal Const.

No. de etapa

No. de etapa

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Page 198: Ingeniería de procesos de separación.

Tolueno (C. P.)

Benceno (C. L.)

Cumeno (no C.P.)

Número de etapa

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Page 199: Ingeniería de procesos de separación.

Tolueno (CL)

Cumeno (CP)

Benceno (CNP)

Número de etapa

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Page 200: Ingeniería de procesos de separación.

Xileno (CP)

Tolueno (CL)

Cumeno (CNP)

Benceno (CNL)

N° de etapa

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Page 201: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 202: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 203: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 204: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 205: Ingeniería de procesos de separación.

u

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Page 206: Ingeniería de procesos de separación.

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)

Fin

Se satisface

Sustitución directa, nuevas Lj y vj

Sustitución directa nueva Tj

No se satisface

No

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Page 207: Ingeniería de procesos de separación.

− − − −

, − ,− −

, , −

,− , −− ,

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Page 208: Ingeniería de procesos de separación.

,− , ,

− −

,

, ,

− − −

, ,

, − ,

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Page 209: Ingeniería de procesos de separación.

− − − −−

≤ ≤− −

− −

− − −

− −

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Page 210: Ingeniería de procesos de separación.

−−

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Page 211: Ingeniería de procesos de separación.

α −

α

Estimar T

Calcular Ki(T, p, xi)

¿Es

FIN T = TPB

Estimar nueva T

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Page 212: Ingeniería de procesos de separación.

Σ

Σ Σ

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Page 213: Ingeniería de procesos de separación.

, − − , − −

u

u

u

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Page 214: Ingeniería de procesos de separación.

θ

θθ

u

u

θ

θ

u

, ,

u

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Page 215: Ingeniería de procesos de separación.

, ,

,

,

u

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Page 216: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− −

− −

,,,,

u

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Page 217: Ingeniería de procesos de separación.

u

u

3

3 3

′′

3 3

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Page 218: Ingeniería de procesos de separación.

−−

− −

,,,,

− −

− − − − −

− −

,

, − , − −

, ,

u

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Page 219: Ingeniería de procesos de separación.

u

θθ θ

′ θ ′ θ − ×

θθ θ

′ θ ′ θ −

θθ θ −

× −

→ θ

θθ

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Page 220: Ingeniería de procesos de separación.

144° 123° 67°

− −

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Page 221: Ingeniería de procesos de separación.

−−

− −

− −

− − − − − −

− − − −

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Page 222: Ingeniería de procesos de separación.

−− − −

− −− −−

− − − − − −

, −

λ −

− −

− −

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Page 223: Ingeniería de procesos de separación.

− −ε ε

− −

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Page 224: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 225: Ingeniería de procesos de separación.

u

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Page 226: Ingeniería de procesos de separación.

u

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Page 227: Ingeniería de procesos de separación.

www.FreeLibros.me

Page 228: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 229: Ingeniería de procesos de separación.

www.FreeLibros.me

Page 230: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 231: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 232: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 233: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 234: Ingeniería de procesos de separación.

α

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Page 235: Ingeniería de procesos de separación.

α

α

−α

xA,dest, xB,dest

, xC,dest, . . .

xA,vap, xB,vap

, xC,vap, . . .

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Page 236: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 237: Ingeniería de procesos de separación.

α

− −

α

−−

α

α−

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Page 238: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 239: Ingeniería de procesos de separación.

α

−−

α

− α

ααα

αα

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Page 240: Ingeniería de procesos de separación.

D, xi,dest

B,xi,cola

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Page 241: Ingeniería de procesos de separación.

−α

α

−α

α

−α

−α

−α

φ φ

f f

−α φα

−−α φ

α

f f

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Page 242: Ingeniería de procesos de separación.

−α φα

Vmín −Vmín −α φα

+

Δ −αα − φ

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Page 243: Ingeniería de procesos de separación.

α φ α φ α φ α φ α

− −− −

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Page 244: Ingeniería de procesos de separación.

−α φα

− − −

−−

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Page 245: Ingeniería de procesos de separación.

α −

mín

mín

Curva ajustadaCorrelación original de Gilliland

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Page 246: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−−

−− ≤ ≤

−−

−−

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Page 247: Ingeniería de procesos de separación.

−−

α −

−−

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Page 248: Ingeniería de procesos de separación.

− −

−−

− −

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Page 249: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 250: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 251: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 252: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 253: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 254: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 255: Ingeniería de procesos de separación.

B o desechos Recirculación

Reflujo

RecirculaciónRecirculación

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Page 256: Ingeniería de procesos de separación.

8.2.1 Azeótropos heterogéneos binarios

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Page 257: Ingeniería de procesos de separación.

Separador

Col. 2Parte Sup.

Col. 2 colas

Col. 1.

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Page 258: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−−

−−

−−

−−

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Page 259: Ingeniería de procesos de separación.

Alimentación

Líquido orgánico seco

Fase orgánica

Fase acuosa

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Page 260: Ingeniería de procesos de separación.

α −

α −

−−

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Page 261: Ingeniería de procesos de separación.

α −−

− −− −

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Page 262: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− −

− −

Azeótropo

Azeótropo

(L/V)REAL

Línea de alimentación

Reflujo

Superior

L/VMÍN

L/VREAL

Línea Inf. Op.

(L/V) MÍN

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Page 263: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 264: Ingeniería de procesos de separación.

− −

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Page 265: Ingeniería de procesos de separación.

Agua, xW = 1.0Vapor de agua

TVaporizador

Decano, nC10

Agua, nW

Fase orgánica, xC10 = 0.15

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Page 266: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−−

λλ

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Page 267: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 268: Ingeniería de procesos de separación.

− −−

−−−

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Page 269: Ingeniería de procesos de separación.

8.5.1 Curvas de destilación

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Page 270: Ingeniería de procesos de separación.

α

α

aa a ×

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Page 271: Ingeniería de procesos de separación.

Cloroformo

x Benc

eno

Benceno

Acetona

xA

cetona

xCloroformo

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Page 272: Ingeniería de procesos de separación.

8.5.2 Curvas de residuo

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Page 273: Ingeniería de procesos de separación.

−α

α

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Page 274: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 275: Ingeniería de procesos de separación.

Relleno de solvente

Alimentación

Producto

Producto

Recirculación de solvente

Enfriador

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Page 276: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 277: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 278: Ingeniería de procesos de separación.

Frac

ción

mol

ar e

n fa

se lí

quid

a

Etapas

Heptano

Fenol

Heptano

Tolueno

Fenol

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Page 279: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 280: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 281: Ingeniería de procesos de separación.

Alimentación Columna azeotrópica

Extracción con lavado de agua

Relleno de agua

Recirculación de agua

Recirculación de solvente

Relleno de solvente

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Page 282: Ingeniería de procesos de separación.

Agua

Etanol, 70 a 90% en peso

Solvente de relleno

Separador

Reflujo de hidrocarburo

Capa de agua

Agotador

Etanol

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Page 283: Ingeniería de procesos de separación.

Fracción mol en vapor

Etanol

Pentano

Agua

Etapa

V

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Page 284: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 285: Ingeniería de procesos de separación.

No volátiles

Producto volátil

Purga

Volátiles

Purga Producto

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Page 286: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 287: Ingeniería de procesos de separación.

Alimentación

Ácido acéticoEtanolAguaAcetato de etilo

Composición del líquido (fracción mol) Temperatura [°C]

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Page 288: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 289: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 290: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 291: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 292: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 293: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 294: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 295: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 296: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 297: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 298: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 299: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 300: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 302: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 303: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 304: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 305: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 306: Ingeniería de procesos de separación.

Recipiente

B

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Page 307: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− − −

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Page 308: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− −− −

−−

−−

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Page 309: Ingeniería de procesos de separación.

αα −

Área

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Page 310: Ingeniería de procesos de separación.

− −

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Page 311: Ingeniería de procesos de separación.

−−−−

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Page 312: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 313: Ingeniería de procesos de separación.

αα −

−α

Agua de desecho

Sin agua

Vapor

(Sustancias orgánicas)

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Page 314: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−−

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Page 315: Ingeniería de procesos de separación.

9.5.1 Relación de reflujo constante

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Page 316: Ingeniería de procesos de separación.

Líquido saturado

Vaporizador

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Page 317: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 318: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−− − −

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Page 319: Ingeniería de procesos de separación.

9.5.2 Relación de reflujo variable

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Page 320: Ingeniería de procesos de separación.

− λ

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Page 321: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 322: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 323: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 324: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 325: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 326: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 327: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 328: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 329: Ingeniería de procesos de separación.

− ∫

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Page 330: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 331: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 332: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 333: Ingeniería de procesos de separación.

10.1.1 Platos, bajantes y vertederos

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Page 334: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 335: Ingeniería de procesos de separación.

10.1.2 Entradas y salidas

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Page 336: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 337: Ingeniería de procesos de separación.

Canal deflector

Entrada de vapor

Charola de sello

Retorno de vapor

Al vaporizador

Fondos producto

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Page 338: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−−

Cárcamo Salida del bajante

Chimenea para vapor

Cárcamo

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Page 339: Ingeniería de procesos de separación.

′ − ′′ − ′

xent

xsal

ysal

yent

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Page 340: Ingeniería de procesos de separación.

Efic

ienc

ia

Goteo

Punto de diseño

Inundación

Demasiado arrastre

Velocidad del vapor, pies/s

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Page 341: Ingeniería de procesos de separación.

− 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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Page 342: Ingeniería de procesos de separación.

°

− −

μ μ μ

μ −

EMV

oEpt

abiertaabierta

Porcentaje de inundación

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Page 343: Ingeniería de procesos de separación.

σ −

− − −

− − −

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Page 344: Ingeniería de procesos de separación.

− − −

− − −

− − −

− − −

pies

/sAltura entre platos

C sb,in

un

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Page 345: Ingeniería de procesos de separación.

×

η

η

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Page 346: Ingeniería de procesos de separación.

σσ

ψ − ψ

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Page 347: Ingeniería de procesos de separación.

ψ

Arr

astre

frac

cion

ario

, Porcentaje de la inundación

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Page 348: Ingeniería de procesos de separación.

σ

− −

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Page 349: Ingeniería de procesos de separación.

Entrada del bajante

Salida del bajante

Vertedor

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Page 350: Ingeniería de procesos de separación.

r

− − h

θ − θ

− η

h

h

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Page 351: Ingeniería de procesos de separación.

Δ − β

h p,seco

hcresta

hvert

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Page 352: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 353: Ingeniería de procesos de separación.

σσ

r

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Page 354: Ingeniería de procesos de separación.

ψ− ψ

Δ−

r

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Page 355: Ingeniería de procesos de separación.

σ

Δ σ

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Page 356: Ingeniería de procesos de separación.

Δ

Δ

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Page 357: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 358: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 359: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 360: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 361: Ingeniería de procesos de separación.

×

Velocidad del gas, pies/s

pies

Velocidad del gas, pies/s

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Page 362: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 363: Ingeniería de procesos de separación.

DE ALTURA EMPACADA

EL PARÁMETRO DE LAS CURVAS ES CAÍDA DE PRESIÓN, PULGADAS DE AGUA/PIE

Línea de inundación

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Page 364: Ingeniería de procesos de separación.

′ μ

Δ α β ′ ′

′ −′ −

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Page 365: Ingeniería de procesos de separación.

αβ

αβ

αβ

αβ

αβ

αβ

αβ

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Page 366: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 367: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 368: Ingeniería de procesos de separación.

′′

′′

′ ϕμ

′ψμ

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Page 369: Ingeniería de procesos de separación.

Δ α β ′ ′

′′

′ ′

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Page 370: Ingeniería de procesos de separación.

′ψμ

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Page 371: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 372: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 373: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 374: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 375: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 376: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 377: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 378: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 379: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 380: Ingeniería de procesos de separación.

r r r r − r r

r

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Page 381: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 382: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 383: Ingeniería de procesos de separación.

Economía y conservación de energía en la destilación

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Page 384: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 385: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 386: Ingeniería de procesos de separación.

×

× ×

×

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Page 387: Ingeniería de procesos de separación.

− − 1) −

− 0.3473(

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Page 388: Ingeniería de procesos de separación.

(1.63 + 1.66

×

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Page 389: Ingeniería de procesos de separación.

− −

λ

−−

⏐ ⏐ Δ

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Page 390: Ingeniería de procesos de separación.

− − −

−− −

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Page 391: Ingeniería de procesos de separación.

×

×

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Page 392: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 393: Ingeniería de procesos de separación.

α− −

− −

−−

−−

Costo, $/año Óptimo

Costos totales

Costos de capital

Costos de operación

(L/D)MÍN L/D

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Page 394: Ingeniería de procesos de separación.

− −

−−

− −

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Page 395: Ingeniería de procesos de separación.

×

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Page 396: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 397: Ingeniería de procesos de separación.

Condensador de acabado

Calentador de acabado

Intercambiador de calor

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Page 398: Ingeniería de procesos de separación.

Reflujo

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Page 399: Ingeniería de procesos de separación.

Válvula de expansión

Condensador de acabado

Compresor

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Page 400: Ingeniería de procesos de separación.

Destilacióninstantánea

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Page 401: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 402: Ingeniería de procesos de separación.

− − − −

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Page 403: Ingeniería de procesos de separación.

α α α α

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Page 404: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 405: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 406: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 407: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 408: Ingeniería de procesos de separación.

°

°

°

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Page 409: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 410: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 411: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 412: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 413: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 414: Ingeniería de procesos de separación.

Absorción y arrastre

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Page 415: Ingeniería de procesos de separación.

(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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Page 416: Ingeniería de procesos de separación.

− −

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Page 417: Ingeniería de procesos de separación.

°

l l l l l l l

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Page 418: Ingeniería de procesos de separación.

° ° ° ° ° ° °

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Page 419: Ingeniería de procesos de separación.

− −

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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Page 420: Ingeniería de procesos de separación.

− −

−−

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Page 421: Ingeniería de procesos de separación.

absorbido

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Page 422: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−−

− −

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Page 423: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−−

Alimentación

Gas de arrastreLíquido tratado

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Page 424: Ingeniería de procesos de separación.

−−

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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Page 425: Ingeniería de procesos de separación.

− −

r r

r

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Page 426: Ingeniería de procesos de separación.

Tasasde flujototales,L y V

Fondo

Ubicación de la etapa

Parte superior

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Page 427: Ingeniería de procesos de separación.

Δ −

− − − −

Línea de operaciónPendiente = L / V

Línea de equilibrioPendiente = m

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Page 428: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− −

− − −

− − −

Línea de operaciónPendiente = L / V

Línea de equilibrioPendiente = m

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Page 429: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− −

− −

−−

−−

− −

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Page 430: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−− −

−−

− −

− −− −

−−−

− −

– –

−−

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Page 431: Ingeniería de procesos de separación.

− −

real –– – –

(normales) aire/lb de agua

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Page 432: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 433: Ingeniería de procesos de separación.

− − −

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Page 434: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 435: Ingeniería de procesos de separación.

l l

l − l

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Page 436: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 437: Ingeniería de procesos de separación.

l

l

− −

− −

−− − − − − −

−−

− − − − − −

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Page 438: Ingeniería de procesos de separación.

−−– –

–– – –

− −

− − − − −

− −

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Page 439: Ingeniería de procesos de separación.

−−

yentrada

ysalida

ysalida

Etapa de equilibrio

Equilibrio

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Page 440: Ingeniería de procesos de separación.

−−

Equilibrio

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Page 441: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 442: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 443: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 444: Ingeniería de procesos de separación.

× −

× −

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Page 445: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 446: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 447: Ingeniería de procesos de separación.

×

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Page 448: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 449: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 450: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 451: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 452: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 453: Ingeniería de procesos de separación.

Extracción inmiscible, lavado, lixiviación y extracción supercrítica

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Page 454: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 455: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 456: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 457: Ingeniería de procesos de separación.

13.2.1 Método de McCabe-Thiele para sistemas diluidos

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Page 458: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 459: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 460: Ingeniería de procesos de separación.

Δδ

− −

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Page 461: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 462: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 463: Ingeniería de procesos de separación.

13.2.2 Método de Kremser para sistemas diluidos

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Page 464: Ingeniería de procesos de separación.

− −

Solvente 2 A + solvente 1

Alimentación (A + B + solvente 1 o 2)

B + solvente 2 Solvente 1

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Page 465: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 466: Ingeniería de procesos de separación.

− −

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Page 467: Ingeniería de procesos de separación.

Equilibrio

Equilibrio

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Page 468: Ingeniería de procesos de separación.

− −

−−

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Page 469: Ingeniería de procesos de separación.

kg solutokg solvente + soluto

kg solutokg diluyente + soluto

Equilibrio

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Page 470: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 471: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− −

− −

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Page 472: Ingeniería de procesos de separación.

− −

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Page 473: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 474: Ingeniería de procesos de separación.

− ,

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Page 475: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 476: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 477: Ingeniería de procesos de separación.

Alimentación

Derrame

Mezclador

Asentador

Lodo

Etapa 1 Etapa 2

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Page 478: Ingeniería de procesos de separación.

(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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Page 479: Ingeniería de procesos de separación.

ε− ε

ρρ

r

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Page 480: Ingeniería de procesos de separación.

Fracción de masa de soluto en el derrame

Equilibrio

Fracción de masa de soluto en el líquido de los lodos

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Page 481: Ingeniería de procesos de separación.

− −− −

−−

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Page 482: Ingeniería de procesos de separación.

kg de solutokg de solvente

kg de solutokg de sólido insoluble

F sólido, XNF sólido, XO

A

B

F sólido

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Page 483: Ingeniería de procesos de separación.

F

Fsólido

solv

−F

Fsólido

solv

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Page 484: Ingeniería de procesos de separación.

Sólido

Líquido

Vapor

Fracción molar de naftaleno

Presión (atm)

Fluido supercrítico

A

B

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Page 485: Ingeniería de procesos de separación.

Lecho sólido

Turbo-expansor

Reposición de FSC

Compresor

Descarga intermitente de producto

FSC

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Page 486: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 487: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 488: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 489: Ingeniería de procesos de separación.

y

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Page 490: Ingeniería de procesos de separación.

yx

Fracción en peso en el extracto (agua)Fracción en peso en el refinado (benceno)

5

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Page 491: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 492: Ingeniería de procesos de separación.

Agua

Fase de benceno

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Page 493: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 494: Ingeniería de procesos de separación.

e

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Page 495: Ingeniería de procesos de separación.

−−

×

Arena + agua de mar intersticial

Agua pura

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Page 496: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 497: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 498: Ingeniería de procesos de separación.

Acetona

Acetona, Frac. en peso

Extracto Punto de pliegueRefinado

Línea conjugada B

Línea conjugada A

CloroformoAgua, Frac. en peso

Agua

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Page 499: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 500: Ingeniería de procesos de separación.

TOLUENO

METILCICLOHEXANO AMONIACO

Soluto A, Frac. en peso

Diluyente D, Frac. en peso

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Page 502: Ingeniería de procesos de separación.

Soluto A, Frac. en peso

Diluyente D, Frac. en peso

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Page 503: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 504: Ingeniería de procesos de separación.

−−

−−

Acetona

Acetona, Frac. en peso

Cloroformo

Agua, Frac. en peso

Agua

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Page 505: Ingeniería de procesos de separación.

Acetona

Acetona, Frac. en peso

Cloroformo

Agua, Frac. en peso

Agua

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Page 506: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 507: Ingeniería de procesos de separación.

−−−

Soluto

Soluto, Frac. en peso

Solvente Diluyente

Diluyente, Frac. en peso

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Page 508: Ingeniería de procesos de separación.

− −

www.FreeLibros.me

Page 509: Ingeniería de procesos de separación.

− −

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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Page 510: Ingeniería de procesos de separación.

ΔΔ

Soluto

Soluto, Frac. en peso

Diluyente, Frac. en peso

Diluyente

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Page 511: Ingeniería de procesos de separación.

Diluyente, Frac. en peso

Soluto, Frac. en peso

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Page 512: Ingeniería de procesos de separación.

Δ

Soluto, Frac. en peso

Diluyente, Frac. en peso

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Page 513: Ingeniería de procesos de separación.

Ácido acético, Frac. en peso

Agua, Frac. en peso

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Page 514: Ingeniería de procesos de separación.

A, Frac. en peso

Línea de operación Extracto Ref.

D, Frac. en peso

Punto en la línea de operación

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Page 515: Ingeniería de procesos de separación.

Ácido acético, Frac. en peso

Agua, Frac. en pesoyD o xD

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Page 516: Ingeniería de procesos de separación.

FM SM/

Soluto, Frac. en peso

Diluyente, Frac. en peso

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Page 517: Ingeniería de procesos de separación.

Ácido acético, Frac. en peso

MÍNUSADA Línea de unión

Agua, Frac. en peso

EN,mín

Mmín

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Page 518: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 519: Ingeniería de procesos de separación.

Solvente entrante Extracto saliente

Lodos salientes (refinado)

Alimentación de sólidos

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Page 520: Ingeniería de procesos de separación.

Línea conjugada

Extracto saturado

Refinado saturado

yD o xD

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Page 521: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 522: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 523: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 524: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 525: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 526: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 527: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 528: Ingeniería de procesos de separación.

−−

( )

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Page 529: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 530: Ingeniería de procesos de separación.

Análisis de la transferencia de masa

× ×

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Page 531: Ingeniería de procesos de separación.

Δ

Δ

Δ

′Δ′

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Page 532: Ingeniería de procesos de separación.

− − − − −

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Page 533: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 534: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 535: Ingeniería de procesos de separación.

−−

− −

− −

−−

ysal, E

= xent, s

xent, E

yent, syent

ysal, s

xsal, E

xsal, s

ysalÁrea

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Page 536: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 537: Ingeniería de procesos de separación.

−−

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Page 538: Ingeniería de procesos de separación.

− − −

ysal, E

ysal, s yent, E

yent, s yent =; 442

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Page 539: Ingeniería de procesos de separación.

− − −

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Page 540: Ingeniería de procesos de separación.

ysal ysal

xsal xsal

yentxent xent

yent

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Page 541: Ingeniería de procesos de separación.

− − −

− −

−−

− −

×

−−

−−

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Page 542: Ingeniería de procesos de separación.

15.4.1 Correlaciones detalladas para empaques aleatorios

− −

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Page 543: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 544: Ingeniería de procesos de separación.

9

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Page 545: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 546: Ingeniería de procesos de separación.

× −

′′

× −

′ψμ

× −

−′

Coef

icie

nte

de c

arga

de

vapo

r, C FL

Relación de inundación, uOP/u

INUND

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Page 547: Ingeniería de procesos de separación.

VG

1 lb mol0.46 kg mol

40.4 lblb molreal

1 h3600 s

5

π

× − × −

μμ

× −

× −

μ ΩΩ

σσ

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Page 548: Ingeniería de procesos de separación.

(Lkg mol

h)(

1 lb mol0.46 kg mol

)(40.4 lblb mool

)(1 h

3600 s)

Área −

×

− −

× −

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Page 549: Ingeniería de procesos de separación.

15.4.2 Correlaciones sencillas

μ

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Page 550: Ingeniería de procesos de separación.

′ −

′ −

−− − −

−−

′ −

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Page 551: Ingeniería de procesos de separación.

− −

−−−′

−− −′

Vsal, yA,sal Lent, xAent

Vent, yAentLsal, xAsal

yent

ysalxsal

xent

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Page 552: Ingeniería de procesos de separación.

− ′ − −

− −

− −−

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Page 553: Ingeniería de procesos de separación.

+

− −−

− −−

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Page 554: Ingeniería de procesos de separación.

− −−

−−−

− − −

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Page 555: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 556: Ingeniería de procesos de separación.

−−

− −

Vent, yent

Vsal, ysal Lsal, xsal

Lent, xent

yent

ysal

xent xsal

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Page 557: Ingeniería de procesos de separación.

,

,

,

, , ,

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Page 558: Ingeniería de procesos de separación.

− Δ Δ,−

, ,

−,−

,

− −,−

,−

− −

− −

,

, ,

− −

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Page 559: Ingeniería de procesos de separación.

− −

− −

αα −

αα −

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Page 560: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 561: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 562: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 563: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 564: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 565: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 566: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 567: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 568: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 569: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 570: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 571: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 572: Ingeniería de procesos de separación.

Capagruesapermselectiva,de porosidad constante

Capa permselectiva delgada

Soporte de membranaporosa,conporosidadcreciente

A.

B.

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Page 573: Ingeniería de procesos de separación.

^

^

16.3.1 Permeación de mezclas binarias de gases

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Page 574: Ingeniería de procesos de separación.

− − −

Diámetro de colisión Lennard-Jones (Å)

Perm

eabi

lidad

,

Hule de silicona

Hulenatural

Polies-tireno

Acetato de celulosa

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Page 575: Ingeniería de procesos de separación.

α

α −

×

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Page 576: Ingeniería de procesos de separación.

16.3.2 Permeación binaria en sistemas perfectamente mezclados

− − − −

−−

− − pp −

− −α

α − α −

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Page 577: Ingeniería de procesos de separación.

−−

yr

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Page 578: Ingeniería de procesos de separación.

× −

× −

× − × −

α − −α − α − y

−−

× −

−× −

× −

× −

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Page 579: Ingeniería de procesos de separación.

θ−−

− −

− −

× − × −

×

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Page 580: Ingeniería de procesos de separación.

α − × − × −

−θθ− θ−

au

u

ua

u u u

a − u

− ± −

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Page 581: Ingeniería de procesos de separación.

− − −

− −− −

− −

μ − μ−

× −

−× −

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Page 582: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 583: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 584: Ingeniería de procesos de separación.

16.3.3 Permeación de varios componentes en sistemas perfectamente mezclados

−− u

u u

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Page 585: Ingeniería de procesos de separación.

− u

− u

× − × − × −

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Page 586: Ingeniería de procesos de separación.

× −

× −

−u

− u − u

Fp/A −

− θ

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Page 587: Ingeniería de procesos de separación.

16.4.1 Análisis de la ósmosis y la ósmosis inversa

Δ − Δ

′ Δ − Δ

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Page 588: Ingeniería de procesos de separación.

′′Δ

,

π π ′

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Page 589: Ingeniería de procesos de separación.

δδ

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Page 590: Ingeniería de procesos de separación.

′−ρ − − −

′′

′′

′′

− −

′−

− − − ′ −

α

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Page 591: Ingeniería de procesos de separación.

′ ′ ′ ′ ′ ′

−− u ′u ′ u ′

−− −

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Page 592: Ingeniería de procesos de separación.

−−

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Page 593: Ingeniería de procesos de separación.

16.4.2 Determinación experimental de las propiedades de las membranas

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Page 594: Ingeniería de procesos de separación.

−− u′

−−

a

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Page 595: Ingeniería de procesos de separación.

16.4.3 Determinación de la polarización de concentración

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Page 596: Ingeniería de procesos de separación.

μ μ

ω

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Page 597: Ingeniería de procesos de separación.

α ′ − α −α ′ −

−−

ω − −μ

μ

ω

× −

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Page 598: Ingeniería de procesos de separación.

° × − × −

× −

× −×

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Page 599: Ingeniería de procesos de separación.

α ′ − α −α ′ −

−− u′u′ u′

− −

− −−

− − −

− −

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Page 600: Ingeniería de procesos de separación.

− − −

ω

× −

× −

− −

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Page 601: Ingeniería de procesos de separación.

− − −

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Page 602: Ingeniería de procesos de separación.

16.4.4 Ósmosis inversa con soluciones concentradas

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Page 603: Ingeniería de procesos de separación.

Rete

nció

n

Diámetro molecular aproximado

Peso molecular

Exclusión de peso molecularnominal de la membrana

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Page 604: Ingeniería de procesos de separación.

′′ −

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Page 605: Ingeniería de procesos de separación.

δ , ,

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Page 606: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 607: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 608: Ingeniería de procesos de separación.

° °

− ≈ −−° °

l

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Page 609: Ingeniería de procesos de separación.

calentador

bombabomba de vacío condensador

gasesinertes

permeado líquido

retentadomembrana

Fent,

xent,

Tent

F9ent, x9ent, Tent

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Page 610: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 611: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 612: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 613: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 614: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 615: Ingeniería de procesos de separación.

,

′′

′b.

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Page 616: Ingeniería de procesos de separación.

− −

°

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Page 617: Ingeniería de procesos de separación.

u ′ − −λ

′ u′ ′

− −−

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Page 618: Ingeniería de procesos de separación.

× −

yent

yent

yent

yp,sal

yp,sal

yp,sal

yr,sal

yr,sal

yr,sal

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Page 619: Ingeniería de procesos de separación.

16.7.1 Permeación binaria con flujo cruzado

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Page 620: Ingeniería de procesos de separación.

yent=yr,o

yent=yr,oFent=Fr,o

Fent=Fr,o

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Page 621: Ingeniería de procesos de separación.

−−

16.7.2 Permeación binaria concurrente

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Page 622: Ingeniería de procesos de separación.

]

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Page 623: Ingeniería de procesos de separación.

16.7.3 Flujo binario a contracorriente

−− −

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Page 624: Ingeniería de procesos de separación.

−−

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Page 625: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 626: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 627: Ingeniería de procesos de separación.

Fsal,1 = Fent,2

Fent,1

Fsal

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Page 628: Ingeniería de procesos de separación.

× −

× − × −

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Page 629: Ingeniería de procesos de separación.

× −

× −

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Page 630: Ingeniería de procesos de separación.

× −

× − ×−

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Page 631: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 632: Ingeniería de procesos de separación.

16.A.1 Flujo cruzado

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Page 633: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 634: Ingeniería de procesos de separación.

16.A.2 Flujo concurrente

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Page 635: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 636: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 637: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 638: Ingeniería de procesos de separación.

Introducción a la adsorción, cromatografía e intercambio iónico

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Page 639: Ingeniería de procesos de separación.

17.1.1 Definiciones

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Page 640: Ingeniería de procesos de separación.

Película externa

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Page 641: Ingeniería de procesos de separación.

r

r

r

r r

17.1.2 Tipos de sorbente

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Page 642: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 643: Ingeniería de procesos de separación.

a a a

aa

a

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Page 644: Ingeniería de procesos de separación.

17.1.3 Comportamiento de equilibrio en adsorción

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Page 645: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 646: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 647: Ingeniería de procesos de separación.

°

° °

×−

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Page 648: Ingeniería de procesos de separación.

° ° °

° °

°

′−εε

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Page 649: Ingeniería de procesos de separación.

× − − × − −

−−

× − −

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Page 650: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 651: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 652: Ingeniería de procesos de separación.

17.2.1 Movimiento del soluto en una columna

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Page 653: Ingeniería de procesos de separación.

− 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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Page 654: Ingeniería de procesos de separación.

17.2.2 Teoría del movimiento del soluto para isotermas lineales

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Page 655: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 656: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 657: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 658: Ingeniería de procesos de separación.

pendiente = uN

pendiente = uA

tiempo, minutos

Conc.a la salida,gmol/L

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Page 659: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 660: Ingeniería de procesos de separación.

17.3.1 Adsorción con oscilación de temperatura

×

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Page 661: Ingeniería de procesos de separación.

Gaspuro

Gas regenerantecaliente

Gas caliente

Adsorbatoconcentrado

Gas purofrío

Regeneración Paso opcional deenfriamiento

Alimentación

Paso de alimentación

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Page 662: Ingeniería de procesos de separación.

ε Δ ρ Δ

Δ ε Δ − ε ε Δ − ε − ε Δ Δ Δ

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Page 663: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 664: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 665: Ingeniería de procesos de separación.

°

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Page 666: Ingeniería de procesos de separación.

)

r

n-heptano puro Purga, 80°C

uxy (vpurga, 80º)

uth (vpurga)

Alimentación, 0°C

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Page 667: Ingeniería de procesos de separación.

Condensador

Solventeorgánico

Agua

Vapor de agua

Regeneración con vapor de agua

Gas de alimentación

Aire limpio

Paso de alimentación

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Page 668: Ingeniería de procesos de separación.

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Page 669: Ingeniería de procesos de separación.

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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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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Csal

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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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17.6.1 Transferencia de masa y difusión

−− −

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Page 703: Ingeniería de procesos de separación.

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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Page 709: Ingeniería de procesos de separación.

17.7.2 Superposición en sistemas lineales

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− −

− − −

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17.7.3 Cromatografía lineal

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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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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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