Procesos Quimicos

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INTRODUCCIÓN INICIO DIAGRAMAS CORRIENTES OP. BÁSICAS REACCIÓN SERV. AUX. Introducción a la Ingeniería Química UVa - 2: Procesos Químicos 1 ASIGNATURAS INTRODUCCIÓN Procesos Químicos en la Industria. Materias primas, productos, servicios auxiliares y efluentes. Balances de Materia y Energía. Procesos continuos y batch. REPRESENTACIÓN DE PROCESOS Diagramas de Bloques PFD ( Diagramas de Flujo ) Control e Instrumentación ( P & I ) Otros: en Planta, Isométricos, Constructivos … CORRIENTES Características. Flujo. Equipo. OPERACIONES BÁSICAS Operaciones y unidades de proceso. Operaciones de separación y otras. Equipo. PROCESOS DE REACCIÓN Cinética, Equilibrio, Catalizadores y Conversión. Energía. Reactores. SERVICIOS AUXILIARES Energéticos. Operativos. Seguridad. TEMA 2: PROCESOS QUÍMICOS

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INTRODUCCIÓN

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DIAGRAMAS

CORRIENTES

OP. BÁSICAS

REACCIÓN

SERV. AUX.

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ASIGNATURAS

• INTRODUCCIÓN Procesos Químicos en la Industria. Materias primas,

productos, servicios auxiliares y efluentes. Balances de Materia y Energía. Procesos continuos y batch.

• REPRESENTACIÓN DE PROCESOS Diagramas de Bloques PFD ( Diagramas de Flujo ) Control e Instrumentación ( P & I ) Otros: en Planta, Isométricos, Constructivos …

• CORRIENTES Características. Flujo. Equipo.

• OPERACIONES BÁSICAS Operaciones y unidades de proceso. Operaciones de

separación y otras. Equipo.• PROCESOS DE REACCIÓN

Cinética, Equilibrio, Catalizadores y Conversión. Energía. Reactores.

• SERVICIOS AUXILIARES Energéticos. Operativos. Seguridad.

TEMA 2: PROCESOS QUÍMICOS

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ASIGNATURAS

ETAPAS

INTRODUCCIÓN

PROCESO QUÍMICO: persigue la obtención de un producto químico (o una mezcla) con determinadas especificaciones.Con frecuencia son procesos dinámicos de FLUJO CONTINUO.

PROCESO

EnergíaAlta Calidad

EnergíaResidual

MateriasPrimas Productos

EfluentesSubproductos

ServiciosAuxiliares

Cálculo de Flujos Materiales Balances de MateriaCálculo de Flujos Energéticos Balances de Energía

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ASIGNATURAS

ETAPAS

ETAPAS

RE

AC

CIÓ

N

MateriasPrimas

Tratamiento previoPurificación

(Op. Básicas)Acondicionamiento

Postratamiento Purificación

(Op. Básicas)Acondicionamiento

Productos

No ReaccionadosEfluentes

Subproductos

Efl

uen

tes

RECIRCULACIÓN

SERVICIOS AUXILIARES

Materia+

Energía

ETAPAS GENÉRICAS DE LOS PROCESOS QUÍMICOS: Tratamientos previos (Materias Primas). Proceso de Reacción (puede no existir). Tratamientos posteriores (Productos de reacción).

La reacción no suele transcurrir con CONVERSIÓN completa. Servicios Auxiliares: aportan y retiran energía y otros recursos.

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BLOQUES

PFD

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ASIGNATURAS

REPRESENTACIÓN DE PROCESOS

DIAGRAMAS DE PROCESO:

Representaciones gráficas de los procesos.

Forman parte de la DOCUMENTACIÓN del proceso. Herramientas de gran utilidad en la COMPRENSIÓN y los

CÁLCULOS de los procesos.

Distintos niveles de detalle o puntos de vista: Diagramas de BLOQUES. Diagramas de Flujo (PFD, Process Flow Diagrams). Instrumentación y Control (P&I, Piping&Instrumentation). Otros diagramas: en Planta, Isométricos, Constructivos,

de Detalle, …

[ El mantenimiento de la DOCUMENTACIÓN · DIAGRAMAS de los procesos es una (ardua) tarea de FUNDAMENTAL importancia en la OPERACIÓN y cuando se abordan MODIFICACIONES de los mismos ]

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BLOQUES

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ASIGNATURAS

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DIAGRAMAS DE BLOQUES

Formados exclusivamente por CORRIENTES y BLOQUES.

CORRIENTES: Líneas de flujo entre BLOQUES (o Límites de Batería). Suelen marcar su dirección de flujo e ir nombradas o numeradas.

BLOQUES («ISLAS»): Abstracción de Unidades de Proceso (o conjuntos de Unidades)

que llevan a cabo transformaciones en las corrientes. Unidos entre si por corrientes. Suelen ir nombrados. Pueden representar conjuntos muy complejos.

No incluyen Servicios Auxiliares ni detalles constructivos, pero los

bloques pueden recordar las formas reales.

Permiten COMPRENDER la circulación general (entradas, orden de

flujo, recirculaciones, bypasses, escisiones, mezclas, salidas).

Adecuados para los BALANCES de MATERIA y ENERGÍA (esta asig.).

Pueden ir acompañados de una TABLA de CORRIENTES, o una

descripción de las VARIABLES de PROCESO, a veces sobre el diagrama.

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BLOQUES

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EJEMPLOS DE DIAGRAMAS DE BLOQUES

23770401991488497122714R

14384601205153554742600P

047948000S

3815494794831966142051196974B

237704079914285897196974A

0060000197400742600F

H2OC3H8O3C8H10O2N2 

Tabla de Corrientes

EJEMPLOS DE DIAGRAMAS DE BLOQUES (1)

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CORRIENTES

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EJEMPLOS DE DIAGRAMAS DE BLOQUES (2)

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ASIGNATURAS

DENOM

EJEMP

CAJETIN

TABLAS

PFD (DIAGRAMAS DE FLUJO)

Documento gráfico DE REFERENCIA para la descripción del proceso. Mayor detalle que los de bloque, especialmente en los equipos. Contiene todos los equipos individuales, salvo los menos importantes. No suelen incluir:

Circuitos de Servicios Auxiliares, pero si cuales y donde se usan. Instrumentación ni lazos de control, excepto algunos de

importancia especial. Los símbolos recuerdan la forma del equipo. No existe simbología

normalizada fuera de cada empresa, pero se parecen de una a otra. Tabla de Corrientes y Cajetín con datos del propio diagrama. Pueden aparecer Tablas para los servicios Auxiliares y con las

características de cada equipo. Nomenclatura precisa (no estandarizada) para:

Equipo Conducciones

Banderas para la identificación –numeración– de las corrientes. Banderas con valores de algunas variables importantes (P, T) A veces, varios planos distintos.

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BLOQUES

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ASIGNATURAS

DENOM

EJEMP

CAJETIN

TABLAS

DENOMINACIÓN EQUIPOS PFD

Los códigos de equipo se listarán en la parte superior o inferior del diagrama, lo más cerca del dispositivo que sea posible.

R-220

Equipo individual

principal

Unidad

Área

Tipo (Reactor)

:

Una bomba (L), equipo individual 3, duplicada (A/B), que trabaja para la Unidad 20 del Área 200

L-223 A/B

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BLOQUES

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ASIGNATURAS

DENOM

EJEMP

CAJETIN

TABLAS

EJEMPLO DE DIAGRAMAS DE FLUJO

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DIAGRAMAS

CORRIENTES

OP. BÁSICAS

REACCIÓN

SERV. AUX.

BLOQUES

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ASIGNATURAS

DENOM

EJEMP

CAJETIN

TABLAS

TABLAS DE CORRIENTES Y SERVICIOS AUX

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CORRIENTES

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BLOQUES

PFD

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ASIGNATURAS

DENOM

EJEMP

CAJETIN

TABLAS

TABLA DE EQUIPO, CAJETIN Y SÍMBOLOS

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ASIGNATURAS

CORRIENTES

Líneas de flujo material entre Dispositivos y/o Límites de Batería. Propiedades:

Flujo o velocidad de flujo: Másico [kg/h], Molar [molg/s],

Volumétrico (Caudal) [m3/h] … Composición: Fracción molar, % (w/w), % (V/V) … Fase: Sólido, Líquido, Vapor, mezclas (título: % V en V+L). Físicas: Viscosidad, Densidad, Tensión Superficial… Parámetros SHE : Inflamabilidad, Toxicidad, Peligro

para el Medio Ambiente …

Equipo asociado: Conducciones, Tuberías, Tanques de Espera y Almacenamiento. Bombas, Compresores, Soplantes, Ventiladores. Medidores (de flujo, composición, temperatura, presión …). Válvulas.

Acondicionamiento: T (Calentamiento – Enfriamiento) , P (Compresión –

Expansión) , Material (Adicción – Escisión).

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ASIGNATURAS

OPERACIONES BÁSICAS

MODIFICAN el número, composición o características físicas o químicas

de las corrientes que les llegan, TRANSFORMÁNDOLAS en otras distintas. Uniones o Mezclas: Escisiones o Divisiones:

Especialmente importantes las O. B. de SEPARACIÓN: Se basan en la creación de nuevas fases y separación de estas. Gobernadas por el EQUILIBRIO ENTRE FASES y la

TRANSFERENCIA de MATERIA. Algunas de las mas comunes:

Filtración Flash Destilación / Rectificación / Stripping Quenching Absorción Adsorción Extracciones Líquido-Líquido (ELL) y Sólido-Líquido (ESL) Cristalización Membranas Floculación-Sedimentación …

SEP

SEP

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DIAGRAMAS

CORRIENTES

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ASIGNATURAS

PROCESOS DE REACCIÓN

Transformaciones QUÍMICAS en la NATURALEZA de algún compuesto.

La transformación puede ser total o parcial, rápida o lenta, dependiendo

de la CINÉTICA y del EQUILIBRIO TERMODINÁMICO. CONVERSIÓN: % de un reactivo que se transforma. Los CATALIZADORES pueden aumentar la CINÉTICA pero no

modificar el EQUILIBRIO TERMODINÁMICO. Van acompañados de una ENERGÍA ( o flujo de energía) de reacción:

Procesos: endotérmicos, exotérmicos. Reactores: isotérmicos, adiabáticos, calentados, refrigerados …

Reactores: De flujo de pistón, lechos catalíticos (porosos o fluidizados), de

tanque agitado …

ALIMENTACIÓN(REACTIVOS...)

REACTIVOSEFLUENTE : PRODUCTOS SUBPRODUCTOS INERTES

REACTOR

REACTOR

REACTIVOSREACTIVOS

PRODUCTOSSUBPRODUCTOS

REACTIVOSREACTIVOS

PRODUCTOSSUBPRODUCTOS

REACTOR

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ASIGNATURAS

SERVICIOS AUXILIARES

Proporcionan al proceso distintos RECURSOS necesarios: Energéticos:

Calefacción: vapor, humos de combustión, aceites térmicos … Refrigeración: agua de refrigeración, refrigerantes baja T …

Trabajo mecánico: circuitos hidráulicos y neumáticos de

fuerza, electricidad para motores … Operativos:

Transmisión de información: aire comprimido (control). Atmósferas controladas: gases inertes industriales.

Seguridad: Agua contra incendios (para hidrantes). Aire medicinal. Refrigeración para enfriamiento súbito (reactores).

No forman parte del NÚCLEO del proceso: (Pero si de los balances de materia y energía). Similares en muchos procesos distintos.

ENTRADAS. AUX.

SALIDAS. AUX.ENTRADA

FLUIDO PROCESO

SALIDAFLUIDO PROCESO

HORNO

FLUIDO FRÍO

FLUIDO CALIENTE

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ASIGNATURAS

• INTRODUCCIÓN Procesos Químicos en la Industria. Materias primas,

productos, servicios auxiliares y efluentes. Balances de Materia y Energía. Procesos continuos y batch.

• DIAGRAMAS DE PROCESO Bloques PFD ( Diagrama de Flujo ) Control e Instrumentación ( P & I ) Otros: en Planta, Isométricos, Constructivos …

• CORRIENTES Características. Flujo. Equipo.

• OPERACIONES BÁSICAS Operaciones y unidades de proceso. Operaciones de

separación y otras. Equipo.• PROCESOS DE REACCIÓN

Cinética, Equilibrio, Catalizadores y Conversión. Energía. Reactores.

• SERVICIOS AUXILIARES Energéticos. Operativos. Seguridad.

TEMA 1: PROCESOS QUÍMICOS

Introd. I.Q. 1ºInteg Energ 5º

Simulación 4ºOptimización 5º

Q.Industrial 5º

Tec. M.Ambiente 4ºContaminación

(Varias op.) 4º,5º

Q.Industrial 5ºSimulación 4º

Optimización 5º

Serv.Auxiliares 5º

Proyectos 5ºP.Fin de Carr.

Introd. I.Q. 1º

Control Instr 5º

OB Flujos Fluidos 2ºTermo. Ap 3º

Op Separación I,II 4º,5ºExp. Gráfica 1ºMateriales 3º

Diseño Equipos 5º

Diseño Equipos Instalaciones 5º

Cinética Ap 3º

Q. Física 1ºIntro. Termo 2ºTermo. Ap 3º

Serv.Auxiliares 5º

Reactores Químicos 4º

Introd. I.Q. 1º

Introd. I.Q. 1ºSeguridad y Riesgos 5º

OB Trans Calor 3º

TecnologEnergetica 5º

Q. Física 1º Orgánica1º

Inorgánica 1º

Tecnolog Electrica 3º