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EQUIPOS PARA OPERACIONES GAS-LIQUIDO

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EL MISMO ES UN INFORME SOBRE OPERACIONES GAS-LIQUIDO, NOS MUESTRA ALGUNAS DEFINICIONES IMPORTANTES Y BASICAS EN EL RAMO DE LA QUÍMICA RESPECTO A ESTE PUNTO.

EL MISMO ES UN INFORME SOBRE OPERACIONES GAS-LIQUIDO, NOS MUESTRA ALGUNAS DEFINICIONES IMPORTANTES Y BASICAS EN EL RAMO DE LA QUÍMICA RESPECTO A ESTE PUNTO.

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EQUIPOS PARA OPERACIONES GAS-LIQUIDO

  1. 1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO "SANTIAGO MARIÑO" ESCUELA 45, ASIGANTURA: INGENIERIA A LA QUÍMICA EQUIPOS PARA OPERACIONES GAS-LÍQUIDO ESTUDIANTE: NATACHA GIL PROFESOR: RAY GONZÁLEZ CARACAS, 20 DE NOVIEMBRE DE 2020
  2. 2. ÍNDICE INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................................1 - EQUIPOS DE HUMIDIFICACION................................................................................................................2-3 • Tipos de equipos de humidificación.......................................................................................................4 • Mezclas de vapor con gas.......................................................................................................................5 • Humedad absoluta..................................................................................................................................6 • Sistema aire-agua....................................................................................................................................7 • Operaciones de contacto gas-liquido…..................................................................................................8 • Balance de materia.................................................................................................................................9 - EQUIPOS DE ABSORCIÓN.........................................................................................................................10 • Sistemas de dos componentes y componentes múltiples..................................................................11 • Elección del solvente para la absorción……………………………………………………………………………..……..12 • Balance de materia para flujos en contracorriente…………………........................................................13 • Balance de materia para flujos concurrentes (corriente paralela en el mismo sentido)..................14 - EQUIPOS DE DESTILACIÓN……………………………………..............................................................................15 • Tipos…………………………………………………………………………………………………………………..………………15-16 • Operaciones de destilación en una sola etapa………………………………………………….……………………….17 • Evaporación rápida……………………………………………………………………………………………………………….....18 • Operaciones de destilación continua con rectificación……………………………………………………………….19 CONCLUSIÓN...............................................................................................................................................20
  3. 3. INTRODUCCIÓN El gas natural licuado (GNL) es gas natural que ha sido enfriado hasta el punto que se condensa a líquido, lo cual ocurre a una temperatura de aproximadamente –161°C y a presión atmosférica. Este proceso, denominado “licuefacción”, permite reducir su volumen en aproximadamente 600 veces, facilitando su almacenaje en grandes cantidades y volviéndolo más económico para su transporte en barcos. Los países líderes productores de gas natural y que comercializan GNL a los mercados mundiales son Argelia, Indonesia y Qatar. Sin embargo, muchas naciones juegan pequeños pero importantes roles como productores de gas natural y exportadores de GNL, tales como Australia, Nigeria, y Trinidad y Tobago. En tanto, países como Angola y Venezuela están procurando alcanzar su máximo potencial en el mercado mundial de GNL. Y otros como Arabia Saudita, Egipto e Irán, que tienen grandes reservas de gas natural, también podrían participar como exportadores de GNL. 1
  4. 4. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS EQUIPOS DE HUMIDIFICACION ¿Qué es un humidificador? A grandes rasgos es un dispositivo muy sencillo. Se compone de un recipiente de agua, que puede ser de unos cuantos litros para los dispositivos para el hogar, hasta de varias toneladas de agua para los de uso industrial; y mediante diferentes sistemas evapora el agua para expulsar el vapor dentro de la habitación o en donde es colocado. Los humidificadores son utilizados en una amplia gama de industrias con distintos fines. Entre algunos ejemplos de sus aplicaciones en distintas industrias encontramos: • Humidificación para la industria automotriz. Se utilizan principalmente en las cabinas de pintura que requieren de una humedad relativa constante del 72 por ciento, para reducir la evaporación de la pintura. 2
  5. 5. • Humidificación de salas blancas y laboratorios: Estos lugares requieren de un ambiente estéril para la producción, en donde la más mínima variación del nivel de humedad puede causar que los procesos se sequen con rapidez, se genere estática o errores en ciertas aplicaciones. • Humidificación para la industria de insumos médicos: La fabricación de insumos médicos se realiza en salas blancas, bajo las más estrictas exigencias de control ambiental. • Humidificación para la producción de papel: Se controla la pérdida de humedad posterior al proceso secado. Un bajo nivel de humedad, menos del 50 por ciento, hace que el papel se encoja, se curve y pierda estabilidad en su forma. Para evitar esto, el nivel óptimo de humedad es de 55 por ciento. • Humidificación para la industria farmacéutica: Gran parte de los procesos en la industria farmacéutica requieren un estricto control de humedad. Entre ellos, los recubrimientos de los comprimidos con soluciones, la impresión con tintas con base acuosa, entre otros. • Humidificación para la producción tabacalera: Es la principal industria que utiliza los humidificadores. El tabaco en hojas y cortado y el papel utilizado son extremadamente sensibles a los cambios de humedad. El aire seco hace que se degraden las propiedades del tabaco, se encoja, pierda peso, se quiebre y parta; lo que provoca de que se salga de los cigarrillos, que el papel de los cigarrillos sea alimentado incorrectamente en las máquinas y que las hojas de los cigarros se quiebren. 3
  6. 6. 4 TIPOS DE HUMIDIFICACIÓN * El humidificador frio (ultrasónicos): ultrasonido llevan un transductor que hace vibrar el agua a velocidad ultrasónica, haciendo que el agua se descomponga en un vapor muy fino y fresco. Además, por lo general, los humidificadores de ultrasonido llevan un ionizador que emite iones negativos al ambiente, y atacan las partículas contaminantes del aire, manteniéndolo más limpio. * El humidificador caliente (electrodos): están destinados al uso exclusivo de la humidificación del aire, en unidades de tratamiento de aire o en descarga en ambiente dentro de los limites de las condiciones de uso especificadas. * El humidificador caliente (evaporación): El humidificador de vapor caliente, lo que hace es, básicamente, calentar el agua que echamos en el tanque, hasta que ésta se pone a hervir y por consiguiente, a evaporarse por la estancia.
  7. 7. MEZCLAS DE VAPOR CON GAS En estas mezclas de gases y un vapor, el componente condensable se llamará simplemente vapor, abreviado como v o vap.; los gases se diferencian colectivamente denominándolos gas seco, abreviado como g.s; o bien, como aire seco, abreviado como a.s; o cuando se trata específicamente del aire y algún componente condensable. Los gases y vapores son prácticamente lo mismo. Son estados de la materia donde las moléculas están tan poco unidas que tienden a ocupar todo el espacio. Sin embargo, la diferencia radica en una propiedad relacionada con sus moléculas. Si tomas un vapor y un gas a la misma temperatura, los encierras y comienzas a comprimirlos manteniendo la temperatura constantes (quitando calor, obviamente) notarás que llegará una presión a la cual el vapor condensa al estado líquido, pero el gas, sin importar cuanta presión le apliques, nunca condensará. Esto se debe a que los vapores realmente proceden del estado líquido, por lo que tienden a formar enlaces moleculares cuando la presión aumenta. Los gases no tienen esta tendencia y para lograr que licuen, es necesario reducir su actividad molecular bajando la temperatura. 5
  8. 8. HUMEDAD ABSOLUTA Humedad absoluta es la cantidad de vapor de agua (comúnmente medido en gramos) contenido en un determinado volumen de aire (comúnmente un m3). Así pues la humedad absoluta la mediremos en gramos de vapor de agua por metro cúbico de aire. 6
  9. 9. SISTEMAS AIRE-AGUA Llamado también sistema de climatización, podría considerarse una instalación de calefacción/refrigeración similar a las centralizadas de calefacción con caldera y radiadores que se utilizan en muchos edificios, en ambas hay un elemento generador de energía térmica (central térmica) y elementos terminales (fan-coils/radiadores), aunque hay varias diferencias importantes. Este sistema extrae la energía de aire ambiente con una maquina exterior y se transporta al interior a través del agua, tanto si queremos climatizar para frió como para calor, con distintos tipos de maquinas interiores, ya que según nuestras necesidades podemos optar entre distintas formas tanto de enfriar como de calentar el interior. Ahora entraremos en mas detalles. 7
  10. 10. 8 OPERACIÓN DE CONTACTO GAS-LÍQUIDO Todas las operaciones en que ocurre la humidificación y deshumidificación, absorción y desorción de gases y destilación en sus diversas formas, tienen en común la necesidad de que una fase líquida y una gaseosa se pongan en contacto con el fin de que exista un intercambio difusivo entre ellas. El orden en que se acaban de listar las operaciones es, en muchos aspectos, el orden de menor a mayor complejidad; por lo tanto, es el orden en que se van a considerar las operaciones. Puesto que en la humidificación el líquido es una sustancia pura, existen gradientes de concentración y la difusión de la materia ocurre sólo dentro de la fase gaseosa. En la absorción, existen gradientes de concentración tanto en el líquido como en el gas, y la difusión, por lo menos de un componente, ocurre en las dos fases. En la destilación, se difunden todas las sustancias comprendidas en las fases. Estas operaciones también se caracterizan por una relación especialmente íntima entre la transferencia de calor y la de masa. La evaporación o condensación de una sustancia llevan a considerar los calores latentes de evaporación y, algunas veces, también los calores de solución.
  11. 11. BALANCE DE MATERIA Es un método matemático utilizado principalmente en ingeniería química. Se basa en la ley de conservación de la materia (la materia ni se crea ni se destruye, solo se transforma), que establece que la masa de un sistema cerrado permanece siempre constante (excluyendo las reacciones nucleares o atómicas en las que la materia se transforma en energía 9
  12. 12. EQUIPOS DE ABSORCIÓN La absorción es una operación que consiste en la transferencia selectiva de uno o más componentes presentes en una fase gaseosa hacia la fase líquida con la que se pone en contacto. Los equipos más corrientes en las operaciones de absorción son las torres rellenas y las columnas de platos, preferentemente las primeras, por presentar menor caída de presión. La torres rellenas usadas como absorbedores no son equipos estandarizados, se diseñan con diámetros desde 20 hasta 600 cm y con 1 a 24 m de altura. En general, las torres muy altas son poco eficientes. 10
  13. 13. SISTEMAS DE DOS COMPONENTES Un sistema de dos componentes se le denomina sistema binario, si tenemos dos líquidos: B y C que forman una disolución ideal. Se mantiene la temperatura fija a valor T y por encima de los puntos de congelación de B y C. B l y n B v son el número de moles de B en la fase líquida y vapor, respectivamente. SISTEMAS DE DOS COMPONENTES MULTIPLES Son sistemas que contienen más de una sustancia. Los cuales presentan propiedades termodinámicas y fisicoquímicas diferentes a aquellos que contienen las sustancias en su estado puro. 11
  14. 14. ELECCIÓN DEL SOLVENTE PARA LA ABSORCIÓN El proceso de absorción es una operación unitaria controlada por la trasferencia de materia que consiste en eliminar un componente de interés presente en una corriente gaseosa mediante la utilización de un disolvente líquido que arrastra consigo dicho compuesto de interés. Este proceso suele llevarse a cabo en contracorriente, es decir, introduciendo la corriente gaseosa por la parte inferior del recipiente, que ascenderá por diferencia de presión, y la corriente de disolvente líquido por la parte superior, que caerá por gravedad. Una vez seleccionado el tipo de proceso que se llevará a cabo, absorción química con aminas, será necesario seleccionar el tipo de amina que se empleará como disolvente en dicho proceso de absorción. Las aminas son compuestos químicos ampliamente utilizados en la industria del petróleo para el tratamiento de corrientes de hidrocarburos con la finalidad de remover productos nocivos, tóxicos y contaminantes como el sulfuro de hidrógeno (H2S), sulfuro de carbonilo (COS), bisulfuro de carbono (CS2), y otros gases ácidos como el dióxido de carbono (CO2) que normalmente se encuentran presentes en el crudo. 12
  15. 15. BALANCE DE MATERIA PARA FLUJOS EN CONTRACORRIENTE El balance de materia es un método matemático utilizado principalmente en ingeniería química. Se basa en la ley de conservación de la materia (la materia ni se crea ni se destruye, solo se transforma), que establece que la masa de un sistema cerrado permanece siempre constante (excluyendo las reacciones nucleares o atómicas en las que la materia se transforma en energía. - FLUJO A CONTRACORRIENTE. El corriente gaseoso en cualquier punto de la columna, ya sea de relleno o de platos, consta de un cabal (G), que son los moles totales dividido por la unidad de tiempo; ya que se trata de una unidad de transferencia que pasa en continuo. Está constituida por un soluto A, el cual se difunde de fracción molar (y) y la presión parcial (P) o razón molar (Y). Además, hay un gas que no se difunde porque es insoluble (Gs), que son moles divididos por la unidad de tiempo. A parte de contener un corriente gaseoso también hay un corriente líquido (L), que son los moles divididos por la unidad de tiempo, donde contiene una fracción molar (x) de un gas soluble o una razón molar (X). La Ls son los moles divididos por la unidad de tiempo de un disolvente que básicamente no es volátil. 13
  16. 16. BALANCE DE MATERIAS PARA FLUJOS CONCURRENTES Para cualquier sustancia involucrada en el proceso el término de acumulación en la ecuación de balance debe ser igual a cero, de lo contrario, la cantidad de la sustancia en el sistema debe necesariamente cambiar con el tiempo y, por definición, el proceso no se llevaría a cabo en régimen permanente. Así pues, para los procesos continuos en régimen permanente, la ecuación general de balance se simplifica en: O Entrada + producción = salida + consumo 14
  17. 17. EQUIPOS DE DESTILACIÓN El proceso de destilación es una operación básica de transferencia de masa en la que una mezcla es calentada hasta que la temperatura alcanza un punto tal que el líquido más volátil comienza a desprenderse. Y Un destilador es un aparato usado para destilar mezclas de líquidos con distinto punto de ebullición haciendo que hiervan y luego enfriando para condensar el vapor. TIPOS O Destilación simple La destilación simple se utiliza cuando la mezcla de productos líquidos a destilar contiene únicamente una sustancia volátil, o bien, cuando ésta contiene más de una sustancia volátil, pero el punto de ebullición del líquido más volátil difiere del punto de ebullición de los otros componentes en, al menos, 80 ºC. El resultado final es la destilación de un solo producto, ya sea: porque en la mezcla inicial sólo había un componente, o porque en la mezcla inicial uno de los componentes era mucho más volátil que el resto O Destilación simple a presión atmosférica La destilación a presión atmosférica es aquella que se realiza a presión ambiental. Se utiliza fundamentalmente cuando la temperatura del punto de ebullición se encuentra por debajo de la temperatura de descomposición química del producto. 15
  18. 18. * Destilación simple a presión reducida La destilación a presión reducida o al vacío consiste en disminuir la presión en el montaje de destilación con la finalidad de provocar una disminución del punto de ebullición del componente que se pretende destilar. Se utiliza fundamentalmente cuando el punto de ebullición del compuesto a destilar es superior a la temperatura de descomposición química del producto. Para llevar a cabo este tipo de destilación es necesario un sistema de vacío y un adaptador de vacío. * Destilación fraccionada La destilación fraccionada se utiliza cuando la mezcla de productos líquidos que se pretende destilar contiene sustancias volátiles de diferentes puntos de ebullición con una diferencia entre ellos menor a 80 ºC. * Destilación por arrastre de vapor La destilación por arrastre de vapor posibilita la purificación o el aislamiento de compuestos de punto de ebullición elevado mediante una destilación a baja temperatura (siempre inferior a 100ºC). Es una técnica de destilación muy útil para sustancias de punto de ebullición muy superior a 100ºC y que descomponen antes o al alcanzar la temperatura de su punto de ebullición. 16
  19. 19. DESTILACIÓN EN UNA SOLA ETAPA La destilación en una sola etapa es aquella destilación que tiene lugar en una sola cámara de destilado por lo tanto el contacto entre la fase liquida y vapor solo ocurre una vez, una vez evaporado el componente mas volátil, este es conducido a un condensador para su posterior recuperación, solo es empleable para soluciones cuyo punto de ebullición de los componentes sean muy diferentes. 17
  20. 20. EVAPORACION RAPIDA La evaporación de solventes después de la aplicación de estos sobre un cuerpo poroso, como en una limpieza puede dividirse en dos etapas: La primera, rápida, donde la evaporación del solvente que quedó en la superficie predomina, la segunda, más lenta, donde el solvente que penetró en el sustrato sale poco a poco. La mayoría de los solventes presentan una evaporación en dos fases, una rápida seguida de otra lenta donde los restos de solvente se evaporan poco a poco. Algunos solventes se evaporan totalmente y rápidamente sin que se haya podido medir algún grado de disminución en la velocidad del proceso (ej.: éter etílico, diisopropileter, tetracloruro de carbono, isooctano, metilcloroexano, benceno) Factores que influyen en la velocidad de evaporación de los solventes: O Presión de vapor de saturación O Ebullición O Calor latente de evaporación O Conductividad térmica 18
  21. 21. OPERACIONES DE DESTILACION CONTINUA CON RECTIFICACION O El término rectificación continua o jfucc, se refiere a la operación de destilación continua de múltiple etapa con reflujo, diseñada con el fin de obtener productos de mayor Dureza que los conseguidos en una operación continúa de etapa simple. La destilación se basa en el hecho de que el vapor de una mezcla en ebullición será más rico en los componentes que tienen puntos de ebullición más bajos. Por lo tanto, cuando este vapor es enfriado y condensado, éste último contendrá mayor cantidad de los componentes volátiles. Al mismo tiempo en la mezcla original estará presente una mayor cantidad de los componentes menos volátiles. 19
  22. 22. CONCLUSIÓN Estos temas antes vistos nos hace recordar nuestra vida en la práctica, llevando a cabo diferentes procesos que tienen que ver con el vapor, el gas, con humidificadores, entre otros. El realizar este informe nos hace entender de una manera mas profunda la importancia de estar al tanto de estos procesos químicos, lo estudiamos desde un punto teórico y al compararlos con practicas realizadas se torna mas fácil entenderlo. Además la importancia se basa en que muchos de estos procesos son realizados en industrias, por tal, nos sirve considerablemente en nuestra experiencia al ir al campo laboral. 20
  23. 23. "Y

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