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
INTRODUCCIÓN
INICIO
DIAGRAMAS
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
SERV. AUX.
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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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DIAGRAMAS
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
SERV. AUX.
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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.
INTRODUCCIÓN
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DIAGRAMAS
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
SERV. AUX.
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 ]
INTRODUCCIÓN
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DIAGRAMAS
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
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BLOQUES
PFD
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ASIGNATURAS
1 2
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.
INTRODUCCIÓN
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DIAGRAMAS
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
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BLOQUES
PFD
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ASIGNATURAS
1 2
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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DIAGRAMAS
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
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BLOQUES
PFD
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ASIGNATURAS
1 2
EJEMPLOS DE DIAGRAMAS DE BLOQUES (2)
INTRODUCCIÓN
INICIO
DIAGRAMAS
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
SERV. AUX.
BLOQUES
PFD
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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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DIAGRAMAS
CORRIENTES
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BLOQUES
PFD
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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
INTRODUCCIÓN
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DIAGRAMAS
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REACCIÓN
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BLOQUES
PFD
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ASIGNATURAS
DENOM
EJEMP
CAJETIN
TABLAS
EJEMPLO DE DIAGRAMAS DE FLUJO
INTRODUCCIÓN
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DIAGRAMAS
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
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BLOQUES
PFD
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ASIGNATURAS
DENOM
EJEMP
CAJETIN
TABLAS
TABLAS DE CORRIENTES Y SERVICIOS AUX
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DIAGRAMAS
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
SERV. AUX.
BLOQUES
PFD
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ASIGNATURAS
DENOM
EJEMP
CAJETIN
TABLAS
TABLA DE EQUIPO, CAJETIN Y SÍMBOLOS
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DIAGRAMAS
CORRIENTES
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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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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
INTRODUCCIÓN
INICIO
DIAGRAMAS
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
SERV. AUX.
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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
INTRODUCCIÓN
INICIO
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.
• 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
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