TOPICOS SELECTOS EN INGENIERIA DE PROCESO INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE SEPARACION

PROCESOS DE SEPARACION La separación de mezclas químicas en sus componentes es un arte muy antiguo. Se conoce desde milenios la extracción de metales, obtención de perfumes de flores, evaporación del agua de mar para obtener sal, destilar licores, etc.. Los procesos de separación son fundamentales para los ingenieros químicos y los ingenieros de procesos.

Procesos de Separación La reacción es el núcleo de los procesos industriales, sin embargo en términos de costos los procesos de separación pueden llegar a ser el factor preponderante. Los procesos de separación pueden llegar a costar del 50 al 90 % del costo total de separación en industrias de proceso. Más del 95 % de la energía consumida en la refinación de petróleo y en las industrias química y de papel se gastan en los procesos de destilación y de evaporación.  

Mecanismos de Separación La separación de diversas especies químicas no es un proceso espontaneo, se logra a costa de energía. Mezclas a ser separadas se originan como fase homogenea. Si se tiene más de una fase inmiscible se suele emplear un medio mecánico (gravedad, fuerza centrífuga, reducción presión, campos magnéticos, campos electricos.) para separar las fases. A continuación s eempelan los procesos de separación.

Proceso General de Separacion

Tecnologías para los procesos de separación a.-Separación por creacion de fase b.-Separación por adicion de fase c.-Separación por barrera d.-Separación por medio de agente sólido. e.-Separación por campo de fuerza o gradiente.

Separación por creación de fase Mezcla homogenea, monofásica. Se añade 2° Fase. Puede ser: Agente de Separación Energía (intercambio de calor ) Agente de Separación Masa – MSA (el agente puede ser parcialmente soluble o ser completamente miscible)  

Procesos de separación basados en creación o adición de fases Fase inicial Fase creada Agente separación Aplicación Condensación vaporizacion parcial Vapor o líquido Líquido o vapor Transferencia Calor (ESA) H2 y N2 del Amoniaco Flasheo Líquido Vapor Reduc. Presión Desalinización Destilación Vapor líquido Vapor Liquido Estireno Dest. Extractiva Solvente (MSA) y ESA Acetona metanol Absorción MSA (Absorv.) CO2 combust. Stripping Vapor (MSA) Kerosene

Procesos de separación basados en creación o adición de fases Fase inicial Fase creada Agente separación Aplicación Stripping con reboiler Líquido Vapor Transferencia Calor (ESA) Recuperación aminas Destilación azeotrópica Vapor Líquido Entrainer Líq. (MSA) y ESA Acido acético del agua Extracción Líquido Líquido Liquido Solvente Líquido (MSA) Recuperación aromáticos Secado vapor Gas (MSA) ESA

Separación con creación fase: Extracción Fluido Super Crítico

Separación por Barrera Se emplean membranas. Se rigen por procesos difusionales. Se emplean: Osmosis. Osmosis inversa Diálisis. Microfiltración Ultrafiltración Pervaporación Permeación de gases.  

Procesos de separación basados en Barreras Fase inicial Agente separación Aplicación Osmosis Líquido Membrana no porosa. Osmosis Inversa Membrana no porosa con gradiente presión Desalinización agua mar Diálisis Membrana porosa con gradiente presión Recuperación de caústicos de hemicelulosa Microfiltración Membrana microporosa con gradiente presión Remosión bacterias del agua potable

Procesos de separación basados en Barreras Fase inicial Agente separación Aplicación Ultrafiltración Líquido Membrana microporosa con gradiente presión Separación proteínas del queso Pervaporación Membrana no porosa con gradiente presión Separación mezclas azeotrópicas Permeación de gas Vapor Enriquecimiento de hidrógeno

Osmosis Inversa

Separación por Agente Sólido Se emplean agentes de separación de masa que son sólidos. Sólidos normalmente granulares actuan como soportes inertes para una capa delgada que actua como adsorbente. El agente de separación suele saturarse con el elemento que adsorbe y se regenera o reemplaza periodicamente.  

Procesos de separación basados en Agentes Sólidos Fase inicial Agente separación Aplicación Adsorción Vapor Líquido Adsorbente sólido Purificación de para xyleno Cromatografía Adsorbente sólido o adsorbente líquido en un soporte sólido Separación de isómeros d exyleno del etil benceno Intercambio iónico Líquido Resina con sitios iónicos activos Desmineraliza-ción de agua

Separación por Campo de fuerza o gradiente Se emplean campos de fuerza externos Se aprovecha de las diferentes respuestas de iones y moléculas a las fuerzas y a los gradientes Se tiene: centrifugación, la difusión térmica, la electrólisis, electrodialisis y la electrofóresis.  

Procesos de separación basados campos de fuerzas y gradientes Fase inicial Agente separación Aplicación Centrifugación Vapor Campo fuerzas centrífugas Separación isótopos uranio Electrólisis Líquido Fuerza eléctrica Concentración d eagua pesada Electrodíálisis Campo eléctrico y membrnas Desalinización de agua de mar

Separación por campos externos y gradientes: electrodiálisis

Separación por campos externos y gradientes: electrodiálisis