ÁREA DE INGENIERÍA QUÍMICA Prof. Isidoro García García. Operaciones Básicas de Transferencia de Materia. Tema 4

Transcripción

1 ÁRE DE IGEIERÍ QUÍMIC Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia Tea 4

2 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia ITRODUCCIÓ a aoría de las corrietes de u proceso quíico está costituidas por varios copoetes Es ecesario, oralete, separar e aor o eor etesió uo o varios de dichos copoetes Para coseguir dicha separació es frecuete el epleo de otra fase de aera que se pueda trasferir alguo/os de los copoetes Si so dos las fases e cotacto, éstas puede ser: cotacto directo: gas-líquido, gas-sólido, líquido-líquido o líquido-sólido. Ejeplos: bsorció, rectificació, etracció líquido-líquido, etracció sólido-líquido (liiviació), cristalizació co ebraa iterpuesta: gas-gas, gas-líquido o líquido-líquido Ejeplos: pereació, diálisis, ósosis iversa. Ua vez distribuidos los copoetes, las fases se separa por étodos físicos secillos. Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

3 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia TIPOS DE COTCTO: Cotacto por etapas etapa siple: las fases se poe e cotacto e u recipiete, ua vez alcazado el equilibrio se separa Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

4 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia TIPOS DE COTCTO: Cotacto por etapas etapas últiples: se repite últiples veces la operació de ua etapa siple. E cada ua de las etapas, las fases o puede estar, iicialete, e equilibrio Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

5 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia TIPOS DE COTCTO: Cotacto por etapas etapas últiples: se repite últiples veces la operació de ua etapa siple. E cada ua de las etapas, las fases o puede estar, iicialete, e equilibrio Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

6 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia TIPOS DE COTCTO: Cotacto por etapas etapas últiples: se repite últiples veces la operació de ua etapa siple. E cada ua de las etapas, las fases o puede estar, iicialete, e equilibrio Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

7 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia TIPOS DE COTCTO: Cotacto por etapas etapas últiples: se repite últiples veces la operació de ua etapa siple. E cada ua de las etapas, las fases o puede estar, iicialete, e equilibrio Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

8 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia TIPOS DE COTCTO: Cotacto por etapas etapas últiples: se repite últiples veces la operació de ua etapa siple. E cada ua de las etapas, las fases o puede estar, iicialete, e equilibrio Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

9 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia TIPOS DE COTCTO: Cotacto por etapas etapas últiples: se repite últiples veces la operació de ua etapa siple. E cada ua de las etapas, las fases o puede estar, iicialete, e equilibrio Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

10 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia TIPOS DE COTCTO: Cotacto cotiuo El cotacto etre las fases se produce si discotiuidades e el espacio oralete o se alcaza el equilibrio e iguo de los cotactos coseguidos Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

11 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia TIPOS DE COTCTO: Cotacto cotiuo El cotacto etre las fases se produce si discotiuidades e el espacio oralete o se alcaza el equilibrio e todos los cotactos coseguidos Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

12 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia RECIÓ DE EQUIIBRIO ETRE FSES Para la evaluació diseño de las operacioes de separació de copoetes etre fases es fudaetal el coociieto de la relació de equilibrio que liita la distribució del copoete o copoetes que se trasfiere etre dichas fases Si el tiepo de cotacto etre las fases ha sido el adecuado, las cocetracioes del copoete itercabiado está relacioadas por ua relació de equilibrio. Esta relació depede de la teperatura de la presió. os datos de equilibrio se debe deteriar eperietalete. Ejeplo: Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

13 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia ETP SIMPE. bsorció e ua etapa Frecueteete, la trasferecia de ateria etre fases va acopañada de la separació, e cierta etesió, de los copoetes de la ezcla, dado que la trasferecia o es de la isa agitud para todos E ua etapa siple, si el cotacto etre las fases es lo suficieteete prologado, la distribució de los copoetes coicide, al fial, co la de equilibrio a la etapa se le deoia etapa siple e equilibrio: C Balace total de ateria: + 2 = + = M 2 Supoiedo tres copoetes:, B C: ETP SIMPE = + = M X M C + 2 C2 = C + C = M CM para B ==> + B + C = para resolver estas ecuacioes se ha de coocer las relacioes de equilibrio etre los copoetes oralete, e sisteas gas()-líquido(), u soluto se reparte etre dos copoetes iertes B(e fase gas) C(e fase líquida). Si se supoe que B C o se ezcla, abas fases está costituidas por sisteas biarios: ' [ /(- )] + ' [ 2 /(- 2 ] = ' [ /(- )] + ' [ /(- )] ' ' so oles de ierte e líquido gas respectivaete Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

14 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia ETPS MÚTIPES E COTRCORRIETE. bsorció e coluas de platos Cuado se desea trasferir ás soluto etre las fases, se puede repetir ua etapa siple e la fora que se idica e la figura: ETP 2 ETP 3 ETP + ETP Etre las fases (copuesta pricipalete de B) la (copuesta pricipalete de C) se itercabia u soluto. os copoetes B C puede ser ás o eos iscibles Balace global de ateria: + + = + = M Balace para los copoetes: = + = M M B + + B+ = B + B = M BM C + + C+ = C + C = M CM U balace para las prieras etapas: + + = + Balace para los copoetes para las prieras etapas: = + B + + B+ = B + B C + + C+ = C + C Esta ecuació es la llaada líea de operació relacioa + co. os térios,, so costates Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

15 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia ETPS MÚTIPES E COTRCORRIETE. Corrietes iiscibles U caso iportate es aquel e el que las corrietes so iiscibles. E u caso geeral, la líea de operació es curva dado que varía de ua etapa a otra: a deteriació del úero de etapas ecesarias para coseguir ua separació dada se hace, frecueteete, de odo gráfico Si las corrietes está diluidas e el copoete, so aproiadaete costates, la líea de operació se puede cosiderar ua líea recta Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

16 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia ETPS MÚTIPES E COTRCORRIETE. Solució aalítica Cuado el sistea es diluido, lo que iplica que la líea de operació tiee ua pediete costate, si adeás, la relació de equilibrio, e el itervalo de trabajo, es tabié ua líea recta, el problea puede resolverse aalíticaete U balace global para el copoete ; ; siedo equilibrio e está que puesto lado otro Por que dado ; :, ; U balace para el copoete para las prieras etapas: Igualado las ecuacioes ateriores: Desarrollado la ecuació aterior: Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

17 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia ETPS MÚTIPES E COTRCORRIETE. Solució aalítica si se desarrolla para los distitos valores de " " 2... Para Para Para el tério... es la sua de ua progresió 2 geoétrica Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

18 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia ETPS MÚTIPES E COTRCORRIETE. Solució aalítica para desorció : iebro cada a suado desarrollado Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

19 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia ETPS MÚTIPES E COTRCORRIETE. Solució aalítica para desorció Para Para Para Si : De las ecuacioes ateriores, se puede deducir fácilete tabié: log log Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació

20 Operacioes Básicas de Trasferecia de Materia ETPS MÚTIPES E COTRCORRIETE. Solució aalítica para absorció De aera siilar se puede ecotrar la siguietes ecuacioes para la absorció: log log Cuado Tea 4.- Tipos étodos de procesos de separació