Este documento describe el proceso de destilación súbita o "flash", que consiste en separar una mezcla líquida en fases líquida y vapor mediante una descompresión rápida. Explica el modelo y cálculos para este proceso, asumiendo equilibrio termodinámico y binariedad de la mezcla. Además, presenta un ejemplo numérico de cálculo gráfico y analítico para la separación de una mezcla de hexano y heptano.
Tablas termodinamicas-TERMODINÁMICA TÉCNICA I TERMODINÁMICA TÉCNICA II Yanina C.J
Tabla 1: Factores de conversión
Tabla 2: Constantes físicas
Puntos fijos de la ITS-90
Diagramas PvT de una sustancia pura
Tabla 3: Datos del punto triple para distintas sustancias
Tabla 4: Masa molar y datos del punto crítico para distintas sustancias
Diagramas h-s, T-s y P-h para el agua
Tabla 5: Coeficientes térmicos de un sistema
Tabla 6: Ecuaciones térmicas de estado
Diagrama generalizado de compresibilidad
Tabla 7: Propiedades termodinámicas del agua saturada. Tabla de Temperatura.
Tabla 8: Propiedades termodinámicas del agua saturada. Tabla de Presión.
Tabla 9: Propiedades termodinámicas del vapor de agua sobrecalentado
Tabla 10: Propiedades termodinámicas del agua líquida comprimida
Relaciones termodinámicas. Expresiones para U, H y S en variables (T,v); (T, P) y (P,v)
Relaciones termodinámicas. Aplicación para gas ideal y fluido incompresible
Diagrama de mollier h-w para el aire húmedo
Diagrama psicrométrico
Tabla 11: Capacidad calorífica media específica de gases ideales
Máquina frigorífica de compresión de vapor
Máquina frigorífica de compresión de dos etapas
Máquina frigorífica de absorción
Tabla 12: Propiedades del refrigerante R-134a saturado. Tabla de Temperatura
Tabla 13: Propiedades del refrigerante R-134a saturado. Tabla de Presión
Tabla 14: Propiedades del refrigerante R-134a. Vapor sobrecalentado
Propiedades del refrigerante R11
Formulario
Tablas termodinamicas-TERMODINÁMICA TÉCNICA I TERMODINÁMICA TÉCNICA II Yanina C.J
Tabla 1: Factores de conversión
Tabla 2: Constantes físicas
Puntos fijos de la ITS-90
Diagramas PvT de una sustancia pura
Tabla 3: Datos del punto triple para distintas sustancias
Tabla 4: Masa molar y datos del punto crítico para distintas sustancias
Diagramas h-s, T-s y P-h para el agua
Tabla 5: Coeficientes térmicos de un sistema
Tabla 6: Ecuaciones térmicas de estado
Diagrama generalizado de compresibilidad
Tabla 7: Propiedades termodinámicas del agua saturada. Tabla de Temperatura.
Tabla 8: Propiedades termodinámicas del agua saturada. Tabla de Presión.
Tabla 9: Propiedades termodinámicas del vapor de agua sobrecalentado
Tabla 10: Propiedades termodinámicas del agua líquida comprimida
Relaciones termodinámicas. Expresiones para U, H y S en variables (T,v); (T, P) y (P,v)
Relaciones termodinámicas. Aplicación para gas ideal y fluido incompresible
Diagrama de mollier h-w para el aire húmedo
Diagrama psicrométrico
Tabla 11: Capacidad calorífica media específica de gases ideales
Máquina frigorífica de compresión de vapor
Máquina frigorífica de compresión de dos etapas
Máquina frigorífica de absorción
Tabla 12: Propiedades del refrigerante R-134a saturado. Tabla de Temperatura
Tabla 13: Propiedades del refrigerante R-134a saturado. Tabla de Presión
Tabla 14: Propiedades del refrigerante R-134a. Vapor sobrecalentado
Propiedades del refrigerante R11
Formulario
Se mide la presión en una tubería de gas natural con el manómetro que se muestra en la figura P3‐38I, con una de las ramas abierta a la atmósfera en donde la presión atmosférica local es de 14.2 psi. Determine la presión absoluta en la tubería
Estudio de los conceptos:
Regla de las Fases de Gibbs
Grados de Libertad
Presión de Vapor
Fluido Supercrítico
Equilibrio Líquido Vapor
Ley de Raoult
Ecuación de Antoine
Punto de Rocío
Punto de Burbuja
Platos teóricos
Azeótropo
TERMODINAMICA III SOLUCION LIQUIDA NO IDEAL FASE LIQUIDO VAPOR EN MEZCLAS (P...Domenico Venezia
Calculo de coeficiente de actividad, problemas de separadores, ley de raoult, ley de lewis y randall, ley de henry, diagramas de Depriester. Tanteos en problema de separadores. Azeotropía. Miscibilidad
Curso basico de reactividad quimica 05 - equilibrios fisicosTriplenlace Química
Tras diferenciar entre calor y temperatura, se explican los equilibrios entre fases de una determinada sustancia química mediante diagramas de presión frente a volumen y presión frente a temperatura. Se presenta el concepto de presión de vapor y la relación de Clausius-Clapeyron para hallar el valor de la presión de vapor de un líquido a cierta temperatura a partir de la presión de vapor conocida a otra temperatura, sabiendo el valor de la entalpía de vaporización. Se explican los conceptos de presión y temperatura crítica y el de fluido supercrítico.
Se mide la presión en una tubería de gas natural con el manómetro que se muestra en la figura P3‐38I, con una de las ramas abierta a la atmósfera en donde la presión atmosférica local es de 14.2 psi. Determine la presión absoluta en la tubería
Estudio de los conceptos:
Regla de las Fases de Gibbs
Grados de Libertad
Presión de Vapor
Fluido Supercrítico
Equilibrio Líquido Vapor
Ley de Raoult
Ecuación de Antoine
Punto de Rocío
Punto de Burbuja
Platos teóricos
Azeótropo
TERMODINAMICA III SOLUCION LIQUIDA NO IDEAL FASE LIQUIDO VAPOR EN MEZCLAS (P...Domenico Venezia
Calculo de coeficiente de actividad, problemas de separadores, ley de raoult, ley de lewis y randall, ley de henry, diagramas de Depriester. Tanteos en problema de separadores. Azeotropía. Miscibilidad
Curso basico de reactividad quimica 05 - equilibrios fisicosTriplenlace Química
Tras diferenciar entre calor y temperatura, se explican los equilibrios entre fases de una determinada sustancia química mediante diagramas de presión frente a volumen y presión frente a temperatura. Se presenta el concepto de presión de vapor y la relación de Clausius-Clapeyron para hallar el valor de la presión de vapor de un líquido a cierta temperatura a partir de la presión de vapor conocida a otra temperatura, sabiendo el valor de la entalpía de vaporización. Se explican los conceptos de presión y temperatura crítica y el de fluido supercrítico.
Podium zu "E-Learning und Fachkulturen" vom 16.05.2011 mit Prof. Dr. Kerstin Mayrberger (Uni Mainz) und Jeelka Reinhard sowie Dr. Brigitte Grote (CeDIS, FU Berlin)
El impresionismo es un movimiento que consiste en una nueva representación de la realidad y que marca un hito en el arte de la época. Durante los años 1850, Monet y Manet también se inspiraron de las estampas japonesas, en particular de artistas como Hokusai e Hiroshige.
marco teórico , para la experiencia de MC Thiele de una destilación sin reflujo , donde tendremos una comparación parte teórica , experimental y experimental dado en un laboratorio
Catalisis Heterogénea de reacciones cinéticas notas, del curso de química para la resolución de problemas relacionados a los reactores y reacciones heterogéneas, Los temas que se presentan en cada capítulo son muy semejantes a los descritos
en forma general por el prefacio de la segunda edición, a excepción de las modifica-
ciones ya señaladas y otras adiciones. El objetivo del libro en su totalidad sigue siendo
el mismo -proporcionar una presentación clara pero razonablemente explicada del
diseño de reactores, con ilustraciones tomadas de sistemas químicos prácticos y rea-
listas-. es-
22 Ingeniería de la cinética química
tablecer las ecuaciones de conservación de la masa y la energía’ para el tipo de reac-
tor seleccionado. La resolución de estas ecuaciones, que puede ser algebraica o dife-
rencial, permite obtener el grado de verificación de la reacción y las condiciones de
operación. En las ecuaciones de conservación aparecen dos clases de términos: 1)
términos que expresan procesos físicos, esto es, velocidades de transferencia de
energía y de masa de especies químicas específicas, y 2) términos que expresan velo-
cidades de conversión de una especie química en otra. Esta última cantidad se refiere
a procesos químicos y para cada reacción involucrada, se le llama velocidad
intrínseca de dicha reacción. En la actualidad todavía no es posible predecir con pre-
cisión estas velocidades intrínsecas, por lo que es necesario determinarlas experimen-
talmente. Sin embargo, se cuenta con bastantes conocimientos relativos a las varia-
bles que afectan a las velocidades intrínsecas y existen ecuaciones que correlacionan
datos de velocidades. A este tema se le llama cinética química. Se discute brevemente
en la Sec. 1-2 y cuantitativamente y en detalle en el Cap. 2 para las reacciones homo-
géneas, y en los Caps. 8 y 9 para las reacciones catalíticas heterogéneas. El objetivo
de estos capítulos es el de obtener las expresiones para velocidades intrínsecas, que
puedan usarse en las ecuaciones de conservación.
La forma de las ecuaciones de conservación depende del tipo de reactor pero no
de las reacciones químicas específicas involucradas. Además, los términos de trans-
ferencia de masa y de energía de estas ecuaciones tienen siempre la misma forma pa-
ra cada tipo de reactor. Por tanto, los problemas de disefio son esencialmente iguales
para cada tipo de reactor; la única diferencia entre un sistema reaccionante y otro es
la ecuación de la velocidad intrínseca. Esta generalización representa una ventaja
para la organización didáctica de este libro. De esta manera, en todos los capítulos
dedicados al diseño de reactores, se aplican ecuaciones de conservación a diversos ti-
pos de reactores. En el Cap. 3 se introducen las dos clasificaciones extremas basadas
en la geometría, el reactor de tanque con agitación y el reactor de flujo tapón, Des-
pués, en los Caps. 4, 5 y 13, se consideran las aplicaciones para los reactores
catalíticos.
1. 5.2. Balance de materia para procesos en una única etapa
Destilación súbita o “flash”
1. Definición
La destilación súbita o “flash” es una operación es una operación de separación una única
etapa. En ella, una alimentación líquida se bombea a través de un cambiador de calor hasta
alcanzar una temperatura determinada. A continuación se descomprime bruscamente
haciéndola pasar a través de una válvula de expansión, lo que origina la vaporización parcial
del líquido tras lo cual la mezcla se introduce en un recipiente de mayor volumen con el
objeto de separar la fase condensada del vapor. El recipiente puede ser una cámara simple o
estar dotado de relleno u otro dispositivo para la eliminación de nieblas. El líquido y el
vapor que se separan pueden suponerse en equilibrio, por lo que esta separación se conoce
también como destilación de equilibrio.
La destilación súbita es un tipo de separación que se utiliza con mucha frecuencia en la
práctica industrial, especialmente en el refino de petróleo y la industria petroquímica. No
sólo se utiliza como separación en sí misma, sino también como separación previa a otras
más elaboradas con el fin de reducir la carga de los equipos.
F xF
V y
L x
Esquema de una destilación súbita
2. Modelo y cálculos
El cálculo de una destilación súbita se basa en un modelo simplificado con las siguientes
suposiciones:
1. La mezcla a separar es binaria o asimilable a binaria.
2. El sistema se supone en estado estacionario.
3. El líquido y el vapor se encuentran en equilibrio.
4. No hay pérdidas de calor con los alrededores.
2. Los flujos molares de alimentación, líquido y vapor se denominan respectivamente F, L, y
V. Las composiciones expresadas en fracción molar del componente más volátil se denotan
como xF, x e y, también respectivamente.
Balance global de materia: F =V + L [1]
Balance de materia al componente más volátil: F F x =V y + L x [2]
Denominando f a la fracción de alimentación que se vaporiza
V
f
=
F
, los balances pueden
escribirse de la forma siguiente:
1
L
= f
+ [3]
F
(1 ) F x = f y + - f x [4]
Combinando [3] y [4]:
(1 -
f ) x
F = - + [5]
y x
f f
La ecuación [5] es la ecuación de una línea recta que corresponde a la línea de operación de
la separación representada en un diagrama x-y. Por otro lado, por la suposición tercera, las
composiciones de líquido y vapor se encuentran sobre la línea de equilibrio, por lo que la
resolución de un problema de destilación súbita requiere determinar la intersección de la
línea de operación con la línea de equilibrio. Esto se puede realizar mediante un
procedimiento gráfico o por un método de cálculo numérico, (por ejemplo, utilizando un
programa de simulación).
3. Ejemplo de cálculo gráfico y numérico
Una mezcla del 50% (en moles) de n-hexano y n-heptano, se somete a destilación súbita con
una presión en el separador de una atmósfera, de forma que se vaporicen el 60% de los
moles de la alimentación:
0.5 F x =
f = 0.6
Base de cálculo: 100 moles de F (la separación es continua, pero no es necesario especificar
explícitamente una unidad de tiempo).
La ecuación de la línea de operación es, según [6]:
3. (1 -
0.6) 0.5
0.6 0.6
= - + [6]
y x
Resolviendo de forma aproximada:
y = - 0.667 x + 0.833 [7]
Los datos de equilibrio a una atmósfera para este sistema son los siguientes:
x 1.000 0.958 0.727 0.562 0.346 0.211 0.090 0.000
y 1.000 0.983 0.875 0.755 0.572 0.389 0.195 0.000
T(ºC) 68.7 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0 95.0 99.2
El gráfico muestra (en rojo) la línea de operación [7] que se ha representado en el gráfico x-y
junto con los datos de equilibrio de la tabla anterior (en azul). La intersección corresponde
a la solución del problema:
x = 0.36
y = 0.59
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
x
y
Si es posible disponer de una forma analítica de la ecuación de equilibrio, el problema puede
resolverse sin la ayuda de una gráfica. En este caso, por ejemplo, el sistema es ideal y sigue
la Ley de Raoult (para cada componente). El gas también puede suponerse ideal, por lo que
se cumple que:
4. ·
A p
= [8]
y x
P
·
1 B (1 ) p
- y = - x
[9]
P
(Se ha denotado a. n-hexano como A y al n-heptano como B.) Las presiones de vapor
pueden calcularse a partir de los parámetros de la ecuación de Antoine:
log ( )
B
p A
T C
· = -
+
[10]
Para el n-hexano:
A = 14.0568
B = 2825.42
C = -42.7089
Para el n-heptano:
A = 13.9008
B = 2932.72
C = -55.6356
En la ecuación [10], p [=] kPa y T[=] K. Las ecuaciones [6], [8] y [9] forman un sistema de
tres ecuaciones con tres incógnitas, que puede resolverse para dar lugar a:
x = 0.368
y = 0.587
T = 84.7ºC
(Las fracciones molares no suman uno porque corresponden a fases distintas. El dato de
equilibrio a 85ºC de la tabla de datos de equilibrio corresponde a valores de x e y muy
próximos, por lo que los dos métodos ofrecen resultados coincidentes.)
4. Referencias
1. Calleja Pardo, G. (Ed.), García, F., de Lucas, A., Prats, D., Rodríguez, J.M.,
“Introducción a la Ingeniería Química”, Síntesis, Madrid, 1999, pp. 331-332.
2. McCabe, W., Smith, J.C., Harriott, P., “Operaciones básicas de Ingeniería Química”
McGraw-Hill, México, 2002, pp. 693-697.