PROGRAMA DE ASIGNATURA ANTECEDENTES GENERALES NOMBRE DESTILACION CÓDIGO CARRERA SEMESTRE TIPO ÁREA LÍNEA RÉGIMEN DE ESTUDIO ASIGNATURAS PREVIAS REQUISITO PARA HORAS TEÓRICAS HORAS LABORATORIO HORAS AYUDANTIA CRÉDITOS EIQ-566 INGENIERIA CIVIL QUIMICA OPTATIVO ESPECIALIDAD SEMESTRAL EIQ-451 4 4 DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA La destilación es un proceso de separación omnipresente en plantas químicas y refinerías de petróleo, por tanto, los alumnos deben estar familiarizado con una diversidad de métodos de separación de forma de obtener productos purificados y un segundo concepto es el de la operación unitaria, ya que aunque el diseño específico puede variar de acuerdo a las sustancias que están separando, los principios básicos de diseño para un determinado método de separación, siempre son los mismos. OBJETIVOS Los métodos más comunes en Ingeniería Química son la destilación con evaporación instantánea, destilación continúa en columna, destilación intermitente o por lotes. En todas estas operaciones se ponen en contacto dos fases y puede diseñarse, analizarse como procesos con etapas de equilibrio, de forma de calcular concentraciones y temperaturas sin conocer en forma detallada los flujos y las tasas de transferencia de calor y masa. Los objetivos son explicar como se usan las separaciones en una planta química típica., definir los conceptos de etapas de equilibrio y su operación unitaria, definir que se entiende por equilibrio de fases y finalmente determinar un método estructurado para resolver el problemas, ya sea por el método de Mc Cabe Thiele, Ponchon Savarit para mezclas binarias o por métodos rigurosos para multicomponentes CONTENIDOS 1.- Variables de Diseño. Tipos de variables y tipos de restricciones. Ecuaciones básicas para determinar el número de variables de los elementos y de las unidades. Determinación de las variables de diseño para los elementos. Divisor simple, Mezclador. Enfriador, Calentador, Bombas. Compresores. Condensadores parciales y totales. Rehervidores parciales y totales. Etapa de equilibrio. Etapa con alimentación. Etapa con corriente lateral. Determinación de las variables de diseño para las unidades. Columnas de Absorción. Columna de Extracción con dos alimentaciones. Columna de Extracción con Reflujo en el Extracto. Columna de Extracción con Reflujo en el Refinado. Columna de Destilación con condensador total y rehevidor parcial. Determinación de las variables de diseño para sistemas complejos.Sistema Absorción-Destilación, con refrigeración y bomba de calor. 2.Destilación Binaría. Diagramas XY. Método McCabe Thiele. Determinación de los grados de libertad en columnas binarias. Balance general de masa y energía. Volatilidad relativa. Ecuación de equilibrio en función de la volatilidad relativa. Azeótropos y Heteroazeótropos. Concepto de líneas de operación. Ecuación de la línea de operación superior. Puntos singulares. Suposiciones implícitas en el concepto de flujos molares constantes. Significado de las líneas de operación y curvas de equilibrio. Ecuación de la línea de operación inferior, en función del Reflujo Interno. Intersección de las líneas de operación. Línea q. Definición de q. Significado físico. Balance de energía en el plato de alimentación. Cálculo del q. Casos notables. Diseño de columnas binarias. Determinación de las etapas de equilibrio por métodos gráficos. Cálculo del número de etapas de equilibrio.Concepto de eficiencia. Curvas de psendo-equilibrio. Columnas con dos alimentaciones. Columnas con corriente lateral. Condensadores parciales, totales y con subenfriamiento. Rehervidor con vapor abierto. Columnas de enriquecimiento. Columnas de agotamiento. Reflujo total, mínimo y óptimo. Destilación binaria con flujo molares no constantes. Métodos Mc.Case Thiele modificado. Ejemplos gráficos y numéricos. 3.Destilación Binaria. Diagrama Entalpia-Concentración. Método de Ponchon-Savarit. Construcción de los diagramas. Simplificaciones. Determinación de las líneas de amarre. Balances globales de masa y energía. Definición de los puntos delta. Líneas de operación superior e inferior. Descripción del método. Determinación de las etapas de equilibrio.Condensadores parciales, totales y con subenfriamiento. Rehervidor con vapor abierto. Columnas de enriquecimiento y agotamiento. Determinación del Reflujo en función de términos de energía. Reflujo total, mínimo y óptimo. Columnas con dos alimentaciones. Columna con corriente lateral. Casos complejos. 4.Destilación multicomponente. Métodos de estimación. Ecuación de Fenscke, determinación del número mínimo de etapas. Ecuación de Underwood, determinación del Reflujo mínimo. Determinación del Reflujo Optimo, consideraciones económicas. Ecuación de Gilliland, determinación del número de etapas de operación. 5.Destilación Multicomponente. Métodos rigurosos. Variables de diseño. Determinación de los factores de absorción y de agotamiento. Deducción de las ecuaciones de balance de masa, forma matricial. Determinación de los puntos de rocío y de burbuja mediante volatilidades relativas. Métodos de convergencia. Determinación de nuevos perfiles de temperatura. Balances de energía y método de composición constante. Determinación de nuevos perfiles de flujos. Influencia de la calidad térmica de la alimentación. Descripción general del método y calidad de los programas computacionales. 6.Hidráulica del Plato. Determinación de los tiempos de residencia del vapor y del líquido. Recomendaciones generales para el diseño del plato. Conclusiones empíricas para la eficiencia. Espuma. Inundación Arrastre. Ecuaciones empíricas. Caída de presión, campana seca, a través de la ranura, y a través del líquido curvado. Gradiente hidráulico, ecuaciones. Ecuaciones para determinar la eficiencia. Eficiencia global en función de la Eficiencia con arrastre. Eficiencia de Murphree en función de la Eficiencia con Arrastre. Eficiencia global en función de la Eficiencia de Murphree y del grado de mezclamiento. El número de unidades de transferencia en función de la eficiencia global. Ecuaciones para determinar el número de unidades de transferencia de masa para la fase gas y para la fase líquida. Influencia del diseño en la caída de presión y en la eficiencia. Consideraciones finales. EVALUACIÓN Tipo de evaluación (marcar con X) Sesión Académica Escrito Cátedra Laboratorio - Taller Ayudantía Exámen X Oral Trabajo Individual Trabajo Grupal X X Desglose de Nota de Presentación Sesión Académica Cátedra Laboratorio – Taller Ayudantía Ponderación Nota Presentación 75 25 Desglose de Nota Final Nota Presentación Exámen 60 40 Criterio para Eximir Criterio Nota cátedra mayor o igual a Nota laboratorio-taller mayor o igual a Nota ayudantía mayor o igual a Asistencia mayor a Límite 5 Aplica (X) X 4 X BIBLIOGRAFÍA Obligatoria Autor Nombre Editorial Año Perry Chemical Engineer Handboock Design of Equilibriem Stage Processes Fundamentals of Multicomponent Distillation Mc.Graw Hill Mc.Graw Hill 2007 Autor Phillip & Wankat Budford D. Smith Charles D. Holland Existencias Biblioteca Código 1963 0 (Profesor) - Mc. Graw Hill 1981 2 (Mayor Ingeniería, Activo) 660.284 HOL Nombre Editorial Año Código Ingeniería de Procesos de separación Operaciones Unitarias en Ingeniería Química Prentice Hill 2007 Existencias Biblioteca (Profesor) Mc. Graw Hill 1991 Complementaria Mc Cabe –Smith - Harriot Si (Tambien en forma digital) Revisión Preparado por Revisado por Unidad Fecha 0 Jaime Fernández GOC EIQ Agosto 2008