DADES IDENTIFICATIVES 2006_07
Assignatura OPERACIONS DE SEPARACIÓ Codi 20012008
Ensenyament
Enginyeria Química (1993)
 Cicle 2on
Descriptors Crèd. Crèd. teoria Crèd. pràctics Tipus Curs Període
6 4.5 1.5 Troncal Tercer Primer
Llengua d'impartició
Departament Enginyeria Quimica
Coordinador/a
IGLESIAS DURO, MIGUEL ANGEL
 Adreça electrònica miguelangel.iglesias@urv.cat
xavier.bernat@urv.cat
roni.juraske@urv.cat
Professors/es
IGLESIAS DURO, MIGUEL ANGEL
BERNAT CAMI, XAVIER
JURASKE ., RONI
Web http://www.etseq.urv.es/assignatures/ops/
Descripció general i informació rellevant Estudi bàsic de les operacions de separació a l’enginyeria de processos. Es tracten en forma genèrica els equips de separació per etapes i per contacte continu, amb aplicacions al disseny de columnes de destil•lació i columnes d’absorció.

Competències
Codi  
A
A
A
A
A
B
B
B
B
C

Objectius d'aprenentatge
Objectius Competències
Per a un determinat procés químic, identificar en el diagrama de flux cadascun dels equips de separació a la planta i descriure breument la seva funcionalitat. A6
 B3
Per a cadascuna de les columnes que has identificat al procés químic, dir quantes seccions té la columna, quants corrents d’alimentació i quina és la seva condició, i si a part dels corrents de cap i de fons, hi ha algun altre corrent d’extracció de líquid. Donar els cabals i composicions de cadascun dels corrents identificats. Si és una columna de destil•lació, dir si té condensador total o parcial i quines són la pressió i temperatura de cap i de fons. A6
 B3
Avaluar els coeficients binaris de difusió de Maxwell-Stephan i de Fick en fase gas i en fase líquida. Calcular el coeficient local de transferència de matèria en problemes amb transport interficial, tot utilitzant correlacions empíriques o equacions teòriques en geometries simples (esferes, cilindres, plaques planes, discos, etc.). Avaluar els fluxos difusius i totals molars per unitat d’àrea a través de la interfície. A1
A2
A3
 B3
B8
Explicar la diferència entre etapa ideal i etapa real d’equilibri entre dues fases. Resoldre el problema d’una etapa ideal d’equilibri (separador ‘flash’ ideal). Resoldre les equacions dels balanços de matèria, balanç d’energia, i relacions d’equilibri i resoldre les equacions en els supòsits: (i) hom fixa la calor bescanviada amb l’entorn per unitat de temps; (ii) hom fixa la temperatura d’operació del separador. A1
A2
A3
A4
A6
 B1
B3
B8
 C2
Etapa real d’equilibri entre dues fases. Coneguts els coeficients locals de transferència de matèria i les composicions en cadascuna de les dues fases, avaluar el coeficient global de transferència de matèria. Avaluar la resistència a la transferència de matèria en cadascuna de les fases. Utilitzant el model de doble pel•lícula, resoldre les equacions del model (balanços de matèria i d’energia i relacions d’equilibri) per a determinar la temperatura i composicions a la interfície i els fluxos molars que la travessen. Utilitzar el model teòric de doble pel•lícula juntament amb correlacions empíriques per a avaluar l’eficàcia local i l’eficàcia de Murphree d’un plat de columna. A1
A2
A3
A4
A6
 B1
B2
B3
B8
 C2
Dimensionat d’una columna de rebliment. Escollir un tipus i model de rebliment. Utilitzant les equacions i correlacions adients, avaluar la velocitat d’inundació de la columna i/o el punt de càrrega. Avaluar el diàmetre de la columna. Avaluar els coeficients de transferència de matèria i els paràmetres NOV i HETP de la columna. Avalua l’alçària de rebliment necessària per a portar a terme la separació. Avaluar la pèrdua de pressió. Calcular la potència bescanviada al calderí i al condensador. A1
A2
A3
A4
A6
 B1
B2
B3
B8
 C2
Dimensionat una columna plats. Utilitzant el mètode de McCabe-Thièle, avaluar el nombre de plats i la relació de reflux. Avaluar la velocitat d’inundació i el diàmetre de la columna, i la pèrdua de pressió entre cap i fons de columna. Calcular la potència bescanviada al calderí i al condensador. A1
A2
A3
A4
A6
 B1
B2
B3
B8
 C2
Per a una determinada columna de destil•lació, identificar els components clau que entren a la columna i portar a terme un estudi de topologia residual de la mescla multicomponent clau tractada en una columna de destil•lació, tot presentant el mapa de corbes residuals i el mapa de volatilitat relativa. A1
A2
A3
A4
A6
 B1
B2
B3
B8
 C2

Continguts
Tema Subtema
1. Introducció. Característiques i tipus d’operacions de separació.
2. Principis bàsics d’operacions de transferència de matèria: difusió molecular i llei de Fick. Transferència de matèria entre fases: coeficients de transferència de matèria i càlcul de fluxos de transferència. Models teòrics i avaluació de coeficients de transferència a partir de correlacions empíriques.
3. Concepte d’etapa ideal d’equilibri: càlcul d’un vaporitzador ‘flash’. Nombre d’unitats de transferència: correlacions empíriques i models. Concepte i avaluació d’eficàcia d’etapa.
4. Disseny d’equips per etapes (plats). Càlcul d’equips per etapes en contracorrent. Concepte de línia d’operació d’etapa. Mètode de MacCabe-Thiele. Mètode del factor d’absorció. Disseny tenint en compte el balanç d’energia. Disseny tenint en compte eficàcies d’etapa.
5. Destil•lació modificada. Síntesi de seqüències de separació.
6. Disseny d’equips per contacte continu (torres de rebliment). Altura d’unitat de transferència i altura equivalent a un plat. Correlacions per als coeficients de transferència de matèria en torres de rebliment. Càlcul d’alçàries de rebliment en columnes d’absorció i destil•lació.
7. Dimensionat de les columnes. Avaluació de les caigudes de pressió. Velocitat d’inundació. Punt d’inundació i punt de càrrega en torres de rebliment.
8. Avaluació econòmica.

Planificació
Metodologies  ::  Proves
  Competències (*) Hores a classe Hores fora de classe (**) Hores totals
Activitats Introductòries
1 0 1
 
Sessió Magistral
20 40 60
Avantprojecte
15 30 45
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària
19 19 38
 
Atenció personalitzada
1 0 1
 
Proves pràctiques
5 0 5
 
(*) En el cas de docència no presencial, són les hores de treball amb suport vitual del professor.
(**) Les dades que apareixen a la taula de planificació són de caràcter orientatiu, considerant l’heterogeneïtat de l’alumnat

Metodologies
Metodologies
  Descripció
Activitats Introductòries
Sessió Magistral
Avantprojecte
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària

Atenció personalitzada
 
Atenció personalitzada
Descripció

Avaluació
  Descripció Pes
Avantprojecte Treball, en equip, realitzat integradament amb la resta d'assignatures del curs acadèmic. Es valora un informe escrit i una presentació seguida d'interpel•lacions individuals. 25%
Proves pràctiques Hi haurà durant el curs una prova individual que tindrà un valor del 25% de la nota final. Aquesta prova individual hauria de tenir lloc cap a mitjans del quadrimestre.

Segona prova individual: Aquesta segona prova individual tindrà lloc al final del quadrimestre, en la data establerta per l’ETSEQ (40%). 		65%
Altres

Treball en grup; es lliurarà abans del final del quadrimestre.

 10%
 
Altres comentaris i segona convocatòria

Qualsevol alumne que hagi suspès l'assignatura a la primera convocatòria, podrà demanar al professor, dins el termini d'una setmana des de la publicació de les qualificacions, fer un examen del tipus prova única a la segona convocatòria, amb un pes del 100% de la nota de l'assignatura. Altrament (si l'alumne no comunica res al professor), les qualificacions de l'Avantprojecte (25%) i de l'Activitat (10%) es tindran en compte a la segona convocatòria. El sistema d'avaluació contínua s'adaptarà aleshores a la segona convocatòria d'acord amb els següents factors de pes: 25% de l'Avantprojecte, 10% per a l'Activitat, i un 65% per a l'examen de segona convocatòria.

Fonts d'informació

Bàsica McCabe, W.L., Smith, J.C., i Harriott, P., Unit Operations of Chemical Engineering, 5ª edició, McGraw-Hill (3303.03 MAC; ha sortit la 7ª edició), New York, 1993

Complementària
  • Benítez, J. Principles and Modern Applications of Mass Transfer Operations, Wiley, New York, 2002.
  • Biegler, L.T., Grossmann, I.E., i Westerberg, A.W., Systematic Methods of Chemical Process Design, Prentice Hall, , Upper Saddle River, 1997 (3309.09 BIE).
  • Bird, R.B., Stewart, W.E., i Lightfoot, E.N., Transport Phenomena, Wiley, New York, 1960 (versió en castellà a la biblioteca de la URV; ha sortit la segona edició en anglès).
  • Coulson, J.M., Richardson, J.F., i Sinnot, R.K., Chemical Engineering, Vol. 6, 2ª edició, Pergamon Press, 1993 (3303 COU).
  • Cussler, E.L., Diffusion Mass Transfer in Fluid Systems, 2ª edició, Cambridge University Press, Cambridge, 1997 (2210.33 CUS).
  • Foust, A.S., Principles of Unit Operations, 2ª ed., Krieger Publishing, New York, 1980 (3303.03 PRI).
  • Geankoplis, Ch. J., Transport Processes and Unit Operations, 3ª ed., Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1993 (66.021 Gea). Ha sortit recentment la 4ª edició: Transport Processes and Separation Process Principles (Includes Unit Operations), 2003.
  • Gmehling, J. i Onken, U., Vapor-Liquid Equilibrium Data Collection, DECHEMA Chemistry Data Series, D. Behreng i R. Eckermann (editors), Frankfurt, 1977.
  • Incropera, F.P. i DeWitt, D.P., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 4ª ed., Wiley, New York, 1996 (2210.33 INC).
  • King, J., Separation Processes, 2ª ed., McGraw-Hill, New York, 1980 (66.048 Kin).
  • Kister, H.Z., Distillation design, McGraw-Hill, New York, 1992 (2210.33 KIS).
  • Mills, A. F., Mass Transfer, Prentice-Hall, Upper Saddle River, 2001
  • Perry, R.H. i Green, D. (editors), Perry’s Chemical Engineering Handbook, 7ª ed., McGraw-Hill, New York, 1997 (3303 HAN PER).
  • Poling, B.E., Prausnitz, J.M., i O’Connell, J.P., The Properties of Gases and Liquids, 5ª edició, McGraw-Hill, New York, 2001 (3303 REI).
  • Seider, W.D., Seader, J.D. and Lewin, D.R., Process Design Principles. Synthesis, Analysis and Evaluation, John Wiley & Sons, 1999 (66.0 Sei).
  • Taylor, R. I Krishna, R., Multicomponent Mass Transfer, Wiley, New York, 1993 (2210.33 TAY).
  • Treybal, R.E., Mass Transfer Operations, 3ª ed., McGraw-Hill, New York, 1980.
  • Turton, R. (editor), Bailie, R.C., i Whiting, W. B., Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes, Prentice Hall, Upper Saddle River, 1997 (3303.03 ANA).
  • Ulrich, G.D., A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics, Wiley, New York, 1984 (3303.03 ULR).
  • Welty, J.R., Wicks, Ch.E., i Wilson, R.E., Fundamentals of Momentum, Heat, and Mass Transfer, 4ª ed., Wiley, New York, 2001 (2210.33 WEL).
  • Internet.
Recomanacions


 
Altres comentaris
Assignatures que es recomana haver cursat prèviament (i aprovat): Fonaments d’Enginyeria Química, Fenòmens de Transport, Química Física, Termodinàmica Tècnica I. La asistencia a un minimo de 75% de clases y la participacion en las visitas a empresas coordinadas en 3º curso son de extrema importancia