Evaporacion
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- 1. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR DEPARTAMENTO DE TERMODINAMICA Y FENOMENOS DE TRASNFERENCIA Programa de Ingeniería Química TF-3332 Procesos de Separación II Prof. MSc. Ing. Rainier Maldonado 1
- 2. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Alimentación Fase I Fase II Por Creación de Fase Energía como Agente de Separación Destilación Evaporación Cristalización Técnicas de Separación 2
- 3. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Por Adición de Fase Masa como Agente de Separación Absorción Extracción Humidificación Secado Técnicas de Separación Alimentación Fase I Fase II MSA 3
- 4. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Por Agente Sólido Adsorción Técnicas de Separación 4 Alimentación Fase I Fase II
- 5. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Por Barrera Filtración Membranas Tamizado Técnicas de Separación 5 Alimentación Fase I Fase II
- 6. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Por Campo de Fuerza Decantación Centrifugación Ciclón Magnetismo Técnicas de Separación 6 Alimentación Fase I Fase II Campo de Fuerza
- 7. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Definición 7 Separación de Disolvente volátil de Soluto No volátil. Concentrar Soluto en Solución Producto valioso generalmente: Solución Concentrada Disolvente frecuente: Agua Energía: Vapor condensante. Velocidad del proceso: Transferencia de Calor a la Solución. Salinas de las Cumaraguas
- 8. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Aplicaciones 8 Concentración de Soluciones Licor de Caña de Azúcar (antes de cristalización) Concentración de Jugos de Fruta Producción de Leche Evaporada Concentración de soluciones de Urea (antes de cristalización) Ácido Sulfúrico Producción de Sal Común del agua de mar Producción de Agua Potable del agua de mar
- 9. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Configuración 9 Evaporador de Tubo Horizontal Tubos: Vapor Vivo Carcasa: Solución
- 10. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Configuración 10 Evaporador de Tubo Vertical Tubos: Solución Carcasa: Vapor Vivo Película Ascendente A: Solución Inicial B: Vapor C: Concentrado D: Vapor de Calentamiento E: Condensado Película Descendente
- 11. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Configuración 11 Evaporador de Circulación Forzada Tubos: Vapor Vivo Carcasa: Solución A: Solución Inicial B: Vapor C: Concentrado D: Vapor de Calentamiento E: Condensado
- 12. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Configuración 12 Evaporador de Placas A: Solución Inicial B: Vapor C: Concentrado D: Vapor de Calentamiento E: Condensado
- 13. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Configuración 13 Evaporador de Combustión Sumergida
- 14. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Configuración 14 http://www.gea- wiegand.com/geawiegand/cmsdoc.nsf/WebDoc/ndkw73fcar http://www.gea- wiegand.com/geawiegand/cmsdoc.nsf/WebDoc/webb899cfe Animation falling film evaporator http://www.gea- wiegand.com/geawiegand/cmsdoc.nsf /WebDoc/webb8rfdvr Animation Forced Circulation Evaporator http://www.youtube.com/watch? v=22W753joAnA http://www.youtube.com/watch? v=3T8Km9BYHeg
- 15. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Configuración 15 Evaporador Tubo Horizontal Evaporador Tubo Vertical Evaporador de Circulación Forzada Lado licor por carcasa: Flujo tipo mezclado. Tubos horizontales interfieren con la circulación natural del líquido que se evapora, generando convección menor. Formación de espuma en la solución. Formación de incrustaciones por el lado externo del tubo. Lado licor por tubos: Flujo tipo pistón. Se promueve la circulación natural, generando una convección alta. Formación de incrustaciones en la parte interior de los tubos. El vapor se genera en la cámara de separación y no dentro de los tubos donde existe alta presión. El intercambiador de calor es externo, y por lo tanto de fácil mantenimiento. Unidad compacta: Alta relación capacidad/volumen. A bajas velocidades se forma vapor dentro de los tubos, aumentando la turbulencia y la convección.
- 16. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Factores de Importancia en Diseño 16 Propiedades Físico-químicas de la Solución Alimentación: Concentración del soluto en el líquido. Afecta: BPR, U. Solubilidad. Sobresaturación => Formación de cristales. Formación de espuma => Pérdida de licor. Sensibilidad de los componentes de la solución a la temperatura. Incrustaciones => Disminución U Materiales de Construcción: Favorecer transferencia de calor, Resistentes a la corrosión.
- 17. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Eficiencia Energética 17 Calentamiento Directo Recompresión Mecánica de Vapor Recompresión Térmica de Vapor A: Alimentación, B: Licor, D: Vapor Vivo, C: Vapor Generado, Cc: Condensado
- 18. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Arreglos Múltiples Efectos 18 Alimentación hacia Adelante o Directa (Forward Feed) Ej: 3 Efectos I P1 T1 V0 F, xF II V1 x1L1 L3 V3 III V2 L2 Bomba de vacío Pv Condensador x2 x1 3x P2 T2 x2 P3 T3 x3 1 2 3 1 2 3 3 2 1 P P P T T T x x x > > > > > >
- 19. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Arreglos Múltiples Efectos 19 Alimentación hacia Adelante o Directa (Forward Feed) No son requeridas bombas para mover la solución de un efecto al siguiente. Usado cuando el producto concentrado descompone a temperaturas más altas. El último efecto tiene la menor eficiencia. Trabaja con la mayor concentración del soluto y vapor de menor temperatura (µ alta => U bajo). Su economía es baja si la temperatura de la alimentación está muy por debajo de la temperatura de ebullición en el efecto I (parte del vapor vivo es gastado en la elevación de temperatura).
- 20. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Arreglos Múltiples Efectos 20 Alimentación hacia Atrás o en Contracorriente Ej: 3 Efectos I V0 II V1 V3 III V2 PV F, xF P1 T1 x1 P2 T2 x2 P3 T3 x3 x1L1 L2 x2 L3 3x Condensador 1 2 3 1 2 3 1 2 3 P P P T T T x x x > > > > > >
- 21. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Arreglos Múltiples Efectos 21 Alimentación hacia Atrás o en Contracorriente Se requieren bombas para mover el líquido de efecto a efecto. Usado cuando el producto concentrado es altamente viscoso. El líquido de mayor concentración está en el efecto de mayor temperatura y capacidad (T alta => µ baja => U alto). Los gradientes de temperatura son favorables, lo cual contribuye a una disminución del consumo de vapor.
- 22. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Arreglos Múltiples Efectos 22 Alimentación en Paralelo Ej: 3 Efectos I V0 II V1 V3 III V2 Condensador Pv F, xF F, xF F, xF P1 T1 x1 P2 T2 x2 P3 T3 x3 1P 1T 1x > > > 2P 3P> 2T 3T 2x 3x≅ ≅ x1L1 L2 x2 L3 3x
- 23. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Arreglos Múltiples Efectos 23 Alimentación en Paralelo Usado principalmente cuando la alimentación está casi saturada, particularmente cuando el producto son cristales.
- 24. EVAPORACION tfttft TF-3332 Rainier Maldonado Cristalización 24 Separación de solutos en solución por transferencia a fase sólida en forma de cristales. Métodos para lograr Sobresaturación de la Solución Evaporación Térmica Evaporación por Vacío Enfriamiento Salado Reacción Química Membranas .