Reactor catalítico (equipo Armfield CEU)
Reactor catalítico (diagrama de funcional)
Reactor catalítico En estos reactores se lleva a cabo la reacción gracias a la intervención de un catalizador, que puede ser químico u orgánico Una reacción típica en estos reactores es la de inversión del azúcar: (Sacarosa ?Glucosa + Fructuosa)
Reactor catalítico Conceptos relevantes: Determinación de la cinética transitoria y estacionaria de un reactor catalítico de columna rellena Comparación de resultados entre un catalizador químico (resina de intercambio catiónico) y uno biológico Efecto del tamaño de partícula del catalizador sobre el módulo de Thiele y el factor de efectividad
Reactor catalítico Conceptos relevantes (cont): Efecto del caudal, temperatura y concentración de la alimentación sobre el régimen estacionario de conversión Uso de trazadores para caracterizar los flujos dentro del reactor Técnica de análisis en línea Caracterización de la precisión del análisis en línea vs caudal y concentración de la muestra
Columna de destilación Operación continua o por lotes Con o sin reflujo
(equipo Armfield UOP3)
Columna de destilación Elementos principales: Caldera Columna destiladora con múltiples placas Condensador Válvula de control de reflujo Bombas y controles de circulación Circuitos de refrigeración Sistema de control del proceso (manual o preferentemente con PC)
Columna de destilación Caída de presión vs velocidad de evaporación Eficiencia de la columna vs velocidad de evaporación
Columna de destilación Construcción de McCabe-Thiele para destilación por lotes con reflujo al 100% (mezcla de metilclorohexano con tolueno) Variación de la composición con un reflujo de 5 a 1 (mezcla de metilclorohexano con tolueno)
Columna de destilación Conceptos relevantes: Caída de presión a lo largo de la columna como una función de la velocidad de evaporación Eficiencia de la columna como función de la velocidad de evaporación, con reflujo total Perfiles de temperatura placa-a-placa a lo largo de toda la columna Construcción de McCabe-Thiele de la línea de operación Destilación con relación de reflujo constante, variación temporal de la composición del elemento superior.
Columna de destilación Conceptos relevantes (cont): Balance de masa en el sistema Control manual de la relación de reflujo, por ejemplo: para obtener un producto superior con una composición especificada Comparación de comportamiento con una columna rellena Destilación continua, en estado de régimen, incluyendo perfiles de temperatura y análisis de McCabe-Thiele Destilación en condiciones de presión reducida
Columna de destilación Conceptos relevantes (cont): Efecto del precalentamiento Efecto de la ubicación del punto de alimentación Demostraciones de destilaciones azeotrópicas y extractivas
Columna de destilación Conceptos relevantes de control c/PC: Uso de diagramas mímicos on-line Preparación/ajuste de la adquisición de datos y análisis posterior de los datos recogidos, mediante planilla de cálculos Destilación por lotes con relación de reflujo constante Destilación por lotes con control de la relación de reflujo a partir de una temperatura de la columna Destilación continua con control PID del calefactor de la caldera a partir de una temperatura de la columna.
Columna de destilación Destilación por lotes con relación de reflujo constante Destilación por lotes controlada por la temperatura de la bandeja superior
Columna de destilación Efecto de la reducción de presión sobre los parámetros de la columna Efecto del precalentamiento sobre los parámetros de la columna
Columna de destilación Conceptos relevantes de control c/PC: Destilación continua con control de la relación de reflujo a partir de la temperatura del tope de la columna. Destilación continua con control en dos puntos simultáneos: control de la temperatura de la caldera y de la relación de reflujo (sistema de control de 2 lazos) Ajuste óptimo del controlador para cambios de la velocidad de alimentación, composición o temperatura.
Columna de destilación Conceptos relevantes de control c/PC: Uso de algoritmos alternativos, generados por el usuario. Dinámica de proceso, por ejemplo, supervisión y control de planta en las secuencias de encendido y apagado cuando se trabaja de modo continuo
Columna de destilación Conceptos relevantes de control c/PLC: Control por PLC del calefactor de la caldera y/o la relación de reflujo, y funcionamiento de la alarma Supervisión por PC del funcionamiento de PLC y controladores PID. Introducción a sistemas de control distribuidos Control PID analógico del calefactor de la caldera a partir de una temperatura de columna
Columna de destilación Control de la columna con un PLC
Extracción sólido/líquido El núcleo de un sistema de extracción sólido/líquido es una celda rotativa de extracción continua dividida en compartimentos La materia prima se carga con un tornillo sin fin El material pre-tratado pasa por tres atomizadores de solvente, uno por cada etapa del proceso Los productos disueltos en cada etapa son almacenados en tres reservorios separados (equipo Armfield UOP4)
Extracción sólido/líquido La temperatura de cada etapa se controla con PID El proceso se efectúa normalmente a contracorriente
Extracción sólido/líquido Diagrama simplificado del núcleo del proceso Conductividad vs tiempo en el producto de una de las etapas
Extracción sólido/líquido Conceptos relevantes: Operación continua multietapa Operación por lotes en circuito cerrado por percolación Operación en lazo abierto por percolación Proceso en una, dos y tres etapas Efectos de la temperatura del solvente Efectos del caudal del solvente Efectos del tiempo de procesamiento Optimización económica del proceso Balance de masa
Extracción líquido/líquido Proceso químico fundamental, en el que se extrae uno o más componentes de una mezcla de líquidos (equipo Armfield UOP5)
Extracción líquido/líquido Columna de extracción Condensador Columna de destilación Caldera Reservorio de producto final Tanque del solvente condensado Reservorio de solvente Alimentación de la columna Recolección de la columna Bomba de agua Bomba del solvente
Extracción líquido/líquido Conceptos relevantes: Hidrodinámica de sistemas líquido/líquido Proceso continuo y semi-continuo Eficiencia de extracción Fase continua acuosa u orgánica Evaluación de mezclas Balance de masa
Torre de enfriamiento El empaquetamiento de la columna divide el agua en pequeñas gotas o delgados films, aumentando la superficie de contacto con el aire El enfriamiento se debe fundamentalmente a la evaporación El caudal de evaporación es normalmente un 5% del caudal del sistema (equipo Armfield UOP6)
Torre de enfriamiento Conceptos relevantes: Patrones de distribución del agua para diferentes regímenes de caudal Régimen transitorio y estacionario Cartas psicrométricas y balance energético Efectos de la relación area/volúmen sobre: Temperatura Caída de presión Rendimiento
Absorción de gases en columnas rellenas Conceptos relevantes: Principios que gobiernan la absorción de gases en columnas rellenas Análisis cuantitativo de gases y líquidos Balance y coeficiente de transferencia de masa Características hidrodinámicas de una columna rellena Punto de carga e inundación
(equipo Armfield UOP7)
Absorción de gases en columnas rellenas Diagrama funcional
Secado en bandejas El secado se produce por la circulación de aire caliente sobre bandejas que contienen material húmedo (equipo Armfield UOP8)
Secado en bandejas Conceptos relevantes: Regímenes de secado Analogía entre transferencia de masa y calor Secado de sólidos de uso normal en la industria Efecto de la velocidad y temperatura del aire en el secado Uso de cartas psicrométricas Balance energético Balance de masa
Filtración Uno de los procesos más importantes de la industria química Los filtros más comunes son de bastidores y placas o tubulares radiales (equipo Armfield UOP12)
Filtrado Conceptos relevantes: Filtración Optimización funcional Ley de Darcy Resistencia media y de la torta Lavado del filtro Optimización económica Diagrama de un filtro de bastidores y placas
Filtrado Conceptos relevantes: Microfiltración continua Análisis del flujo y transmisión de un marcador proteico Obstrucción del filtro. Resistencia de membrana limpia y sucia Caída de presión en la membrana Balance de masa Presión en membrana vs flujo y transmisión de proteínas Efectos de la velocidad axial Sistema de filtrado con filtro tubular radial
Evaporación Extracción de parte de la humedad de un compuesto haciéndolo circular como una película en contacto con un gas en una columna Simple efecto o doble efecto Film ascendente o descendente (equipo modular Armfield UOP20)
Evaporación Diagrama funcional
Evaporación Conceptos relevantes: Balance de masa y energía Comparación económica de los distintos tipos de evaporador Alimentación directa, inversa y en paralelo Evaporación vs temperatura y presión Efecto de la velocidad de circulación sobre el coeficiente de transferencia de calor Estrategias de control de procesos Efecto simple, columna ascendente Doble efecto, columnas descendentes
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