cristalización como operación unitaria

8/18/2019 Cristalización como operación unitaria

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Equipo #5:• Bello Hernández

Alejando• Ortiz Ramírez José eo

• !e"allos eal José Anto• ara onzález Eduardo• $ázquez %a&arrete Ale• !allejas De la (uen

!ittlal)

OPERACIONES DE SEPAR

MECÁNICA

ING. RAFAEL BRITO HER

Universidadera!r"#ana

Fa!"$%ad de Cien!ias &"'(i!asCa()"s C*a%#a!*a$!*s

CRISTALIZACIÓN


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IMPORTANCIA INDUSTRIAL Y COMER

• L*s !ris%a$es se +an )r*d"!id* (edian%e divers*s (,%*d*s de !ris%

"e van desde $*s (/s sen!i$$*s "e !*nsis%en en de0ar re)*sar re!

"e se $$enan *ri1ina$(en%e !*n s*$"!i*nes !a$ien%es 2 !*n!en%rad

)r*!es*s !*n%in"*s ri1"r*sa(en%e !*n%r*$ad*s 2 *%r*s !*n ("!+*s

e%a)as dise4ad*s )ara )r*)*r!i*nar "n )r*d"!%* "e %en1a "ni5*r(

5*r(a3 %a(a4* de $a )ar%'!"$a3 !*n%enid* de +"(edad 2 )"re#a. La

de(andas !ada ve# (as !re!ien%es de $*s !$ien%es +a!en "e $*s

!ris%a$i#ad*res sen!i$$*s )*r $*%es se es%,n re%irand* de$ "s*3 2a "e

es)e!i6!a!i*nes de $*s )r*d"!%*s s*n !ada ve# (/s r'1idas.


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• La !ris%a$i#a!i-n es i()*r%an%e !*(* )r*!es* ind"s%ria$ )*r $*s di5eren%es (a%eria$

)"eden ser !*(er!ia$i#ad*s en 5*r(a de !ris%a$es. S" e()$e* %an di5"ndid* se de7

)r*7a7$e(en%e a $a 1ran )"re#a 2 $a 5*r(a a%ra!%iva de$ )r*d"!%* "'(i!* s-$id*3

*7%ener a )ar%ir de s*$"!i*nes re$a%iva(en%e i()"ras en "n s*$* )as* de )r*!esa(

%,r(in*s de $*s re"eri(ien%*s de ener1'a3 $a !ris%a$i#a!i-n re"iere ("!+* (en*s

se)ara!i-n "e $* "e re"iere $a des%i$a!i-n 2 *%r*s (,%*d*s de )"ri6!a!i-n "%i$i#

!*(8n(en%e. Ade(/s se )"ede rea$i#ar a %e()era%"ras re$a%iva(en%e 7a0as 2 a "

"e var'a desde "n*s !"an%*s 1ra(*s +as%a (i$es de %*ne$adas diarias. La !ris%a$i#)"ede rea$i#ar a )ar%ir de "n va)*r3 "na 5"si-n * "na s*$"!i-n. La (a2*r )ar%e de $

a)$i!a!i*nes ind"s%ria$es de $a *)era!i-n in!$"2en $a !ris%a$i#a!i-n a )ar%ir de s*$"!

e(7ar1*3 $a s*$idi6!a!i-n !ris%a$ina de $*s (e%a$es es 7/si!a(en%e "n )r*!es* de

2 se +a desarr*$$ad* 1ran !an%idad de %e*r'a en re$a!i-n !*n $a !ris%a$i#a!i-n de $*s


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• La !ris%a$i#a!i-n !*nsis%e en $a 5*r(a!i-n de )ar%'!"$as s-$idas en e$ sen* de "na 5ase +*(*1,nea.

• Las )ar%'!"$as se )"eden 5*r(ar en "na 5ase 1ase*sa !*(* en e$ !as* de $a n"eve3 (edian%e s*$idi6

de "n $'"id* !*(* en $a !*n1e$a!i-n de a1"a )ara 5*r(ar +ie$* * en $a (an"5a!%"ra de (*n*!ris%a

!ris%a$i#a!i-n de s*$"!i*nes $'"idas.

• Se )"ede de!ir "e $a !ris%a$i#a!i-n es "n ar%e3 dand* a en%ender "e $a rea$idad %,!ni!a es s*7re)a

*!asi*nes )*r %*d*s $*s 5a!%*res e()'ri!*s "e es%/n inv*$"!rad*s en $a *)era!i-n.

• Es%*s sis%e(as 1e*(,%ri!*s s*n !*ns%an%es )ara $*s !ris%a$es de$ (is(* !*()"es%* "'(i!*3 inde)e

de s" %a(a4*. L*s !ris%a$es s*n $a 5*r(a (/s )"ra de $a (a%eria3 s" 7ien s"!ede "e )re!i)i%an si("!ris%a$es de varias s"s%an!ias 5*r(and* s*$"!i*nes s-$idas de vari*s !*$*res !*(* s*n $*s (inera$es

ve%ead*3 e$ 0ade3 *ni93 %"r"esas3 e%!.3 en $*s !"a$es !ada !*$*r es de !ris%a$es de "na sa$ di5eren%e.

!"and* !ris%a$i#a s*$a(en%e "n s*$* !*()"es%* "'(i!*3 $*s !ris%a$es s*n :;;< )"r*s.

• Ade(/s de s" 5*r(a 1e*(,%ri!a3 $*s !ris%a$es s*n !ara!%eri#ad*s )*r s" densidad3 s" 'ndi!e de re5ra

d"re#a.


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Teoría de cristalizac

La !ris%a$i#a!i-n se )"ede ana$i#ardesde $*s )"n%*s de vis%a de )"re#a3rendi(ien%*3 !*ns"(* de ener1'a3 *ve$*!idades de 5*r(a!i-n 2!re!i(ien%*.*o"resatura+i,nLa !ris%a$i#a!i-n a )ar%ir de "nas*$"!i-n es "n e0e()$* de $a !rea!i-nde "na n"eva 5ase den%r* de "na(e#!$a +*(*1,nea. E$ )r*!es* %"ene$"1ar en d*s e%a)as. La )ri(era dee$$as !*nsis%e en $a 5*r(a!i-n de$!ris%a$ 2 re!i7e e$ n*(7re de


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CRISTALIZACIÓNC*n!e)%*s 2 5"nda(en%*s


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¿QUÉ ES?• La !ris%a$i#a!i-n es "n )r*!es* )*r

e$ !"a$ a )ar%ir de "n 1as3 "n$'"id* * "na dis*$"!i-n3 $*s i*nes3

/%*(*s * (*$,!"$as es%a7$e!en

en$a!es +as%a 5*r(ar "na red

!ris%a$ina. La !ris%a$i#a!i-n se

e()$ea !*n 7as%an%e 5re!"en!ia en

&"'(i!a )ara )"ri6!ar "nas"s%an!ia s-$ida


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¿PARA QUE SIRVE?

• se "%i$i#a en $as (e#!$as +*(*1,neas!*n5*r(adas )*r "n s-$id* =s*$"%*>

dis"e$%* en a1"a =s*$ven%e> )ara se)arar

$a s"s%an!ia s-$ida3 e$i(inand* $a $'"ida

"e n* in%eresa re!")erar3 )*r

eva)*ra!i-n3 "s/nd*se 5re!"en%e(en%e

en $a )"ri6!a!i-n de s-$id*s.


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¿CÓMO SE HACE?• Se "%i$i#a )ara e$$* "n !ris%a$i#ad*r3 "e es "n

re!i)ien%e de )*!a a$%"ra3 de vidri* 2 dea()$ia 7*!a3 d*nde se !*$*!a $a (e#!$a 2 se

)r*!ede a !a$en%ar$a. A$ eva)*rarse e$

$'"id*3 )*r e$ a"(en%* de $a

ener1'a !in,%i!a de s"s (*$,!"$as3 e$ s-$id*

)re!i)i%a =!ae> 2 "eda en e$ !ris%a$i#ad*r3

!*n 5*r(a !ris%a$ina3 * sea3 !*ns%i%"2,nd*se"n s-$id* +*(*1,ne*3 de (*$,!"$as es%/%i!as


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• La )ar%e (/s i()*r%an%e de$ )r*!es* de !ris%a$i#a!i-n3 es e$ !re!i(

!ris%a$es. Las 5*r(as * $*s di5eren%es %a(a4*s "e ad"ieran $*s !ri

de7en a dis%in%as !*ndi!i*nes3 !*(* )*r e0e()$* e$ dis*$ven%e "e

!*n!en%ra!i-n "%i$i#ada de $*s di5eren%es !*()"es%*s. L*s !ris%a$es 5*r(and* !a)as de (*$,!"$as en%*rn* a "n !ris%a$ ini!ia$.


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EQUIPOS DECRISTALIZACIÓN


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TIPOS DE CRISTALIZADORES


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PRINCIPIOS BÁSICOS PARA EL DISCRISTALIZADORES

• Es%a7$e!i(ien%* de $as re$a!i*nes de e• F*r(a de *)erar e$ !ris%a$i#ad*r =(,%*1enerar $a s*7resa%"ra!i-n>

• Es%i$* de$ !ris%a$i#ad*r "e se va a e()


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Una ve# *7%enid* e$ dise4*de$ !ris%a$i#ad*r3 e$ )r*7$e(res%an%e !*nsis%e en dedise4* 5"n!i*na$ "e )er(i$*s re"eri(ien%*s de %a(a

(edian%e e$ es%"di* !sis%e(a.


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CRISTALIZADORHOWARD


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23/46

CRISTALIZADOR SWENSON-WALKE


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CRISTALIZADOR TANQUE AGITADO CSERPENTINES


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CRISTALIZADOR POR REFRIGERACIÓN TIP (DRAFT TUBE BAFLE)

CRISTALIZADOREVAPORADORDECIRCU


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CRISTALIZADOR EVAPORADOR DE CIRCUFORZADA


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CRISTALIZADOR EVAPORADOR DE T ASPIRADOR CON DESVIADOR

CRISTALIZADOREVAPORADORDET


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CRISTALIZADOR EVAPORADOR DE T ASPIRADOR CON DESVIADOR


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CATALIZADORENFRIADORPORCONT


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CATALIZADOR ENFRIADOR POR CONTDIRECTO


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CRISTALIZADOROSLO


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APLICACIONES INDUSTRIALESDEL EQUIPO DE CRISTALIZACIÓN


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APLICACIONESCristalización de sacarosa industrias azucareras

La Industria Azucarera en la actualidad pasa por un período donde de

aumentar su competitividad debido a la aparición de diferen

tecnologías orientadas a la producción de edulcorantes, muchos de elcon propiedades atractivas para el mercado del primer mundo. Ta

edulcorantes renen características especiales, como poseer a

potencia, resultar no calóricos, no criog!nicos, prebióticos, etc, "#angu

$ %ern&ndez, '(()*. +l nivel de competitividad de la industria azucare

ue ho$ conocemos parece depender de su eficiencia $ capacidad

ofrecer a la sacarosa como un edulcorante barato de propiedad

nutricionales reconocidas, ue puede ser materia prima para

elaboración de innumerables productos, entre los ue pueden esderivados de inter!s para el propio mercado de los edulcorantes.


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en $a 5a7ri!a!i-n de )ane$es 5*%*v*$%ai!*sse "san !ris%a$es de s'$i!e 2a "e es%*s s*n!a)a!es a$ ser es%i("$ad*s )*r "n 5*%-n3de des)render e$e!%r*nes "e s*nre!*1id*s de "n (a%eria$ !*nd"!%*r

!ris%a$i#a!i-n. en 5a7ri!a!i-n de saUn e0e()$* de es%* se en!"en%ra e$as Sa$inas. A$$' se $$enan en*r(ese(7a$ses !*n a1"a de (ar3 2 $*sde0an )*r (eses3 +as%a "e se

eva)*ra e$ a1"a3 "edand* as' "n(a%eria$ s-$id* "e !*n%ienen"(er*sas sa$es %a$es !*(* !$*r"rde s-$id*3 de )*%asi*3 e%! 2 $"e1*es%as sa$es !ris%a$i#an

C/$!"$* de$ es)es*r 2 (edidas de $*s !ris%a$es@


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C/$!"$* de$ es)es*r 2 (edidas de $*s !ris%a$es@

Usare(*s !*(* e0e()$* "n %an"e de :;;!(. de $ar1* 9 ;!(. de 9 ;!(. de a$%*.

Pri(er* de7e(*s !a$!"$ar $a )resi-n "e e0er!er/ $a !*$"(na de a1

7ase a $a a$%"ra. Mien%ras (/s a$%* (/s )resi-n %endre(*s en e$ 5*n

Presi-n Pes* es)e!'6!* 9 A$%"ra =(%s>

E$ )es* es)e!'6!* de$ a1"a a C es de J:3J K1(%

En e$ e0e()$*@ Presi-n J:3J K1(% 9 ;3; (%s 3 )as!

Median%e es%a %,!ni!a3 7asada en $a


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Median%e es%a %,!ni!a3 7asada en $adi5eren%e s*$"7i$idad "e %ienen $*s!*()*nen%es de "na (e#!$a a$variar $a %e()era%"ra3 )*de(*sse)arar "n s-$id* dis"e$%* en "n$'"id*.Para e$$*3 !a$en%a(*s $a dis*$"!i-n)ara e$i(inar )ar%e de$ a1"a 2 $ade0a(*s en re)*s* en "n re!i)ien%ede vidri* de 1ran s")er6!ie3den*(inad* !ris%a$i#ad*r )asad*"n %ie()*3 e$ $'"id* se +a7r/en5riad* 2 e$ s-$id*3 a$ dis(in"ir s"s*$"7i$idad3 5*r(ar/ !ris%a$es en e$

5*nd*

Pr*!edi(ien%*s de !a$!"$*


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Pr*!edi(ien%*s de !a$!"$*P*r $a 1e(e%ria de$ !ris%a$@ E$ %a(a4* de$ !ris%a$ )"ede ser es)e!i6!ad* )*r es%$*n1i%"d !ara!%er's%i!a L3 de6nida !*(* ) 2 D) d*nde Vp 2 Sp s*n e$ v*$"(en 2 e$ /rea de $a s")er6!ie %*%a$ de$ !ris%a$3res)e!%iva(en%e32 øs es $a es5eri!idad.

Es%* es sa%is5a!%*ri* !*n s-$id*s re1"$ares )ara $*s !"a$es øs es!er!ana a :.;3 )er* n* )ara dis!*s 2 a1"0as !*n va$*res ("2 )e"e4*s de øs.

+l conocimiento de la region de sobresaturacion permite determinar regiones de


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operación.

-peracion Intermitente

Proposito: lograr un tamano de cristal lo mas uniforme posible

Grado de sobresaturacion: /egión metaestable, crecimiento de cristales

$a e0istentes $ no formación de nuevos ncleos

-peración continua

Propósito: Crecimiento $ formación de nuevos ncleosGrado de sobresaturación: Limite inferior de la región Intermedia.

Adem&s es necesario proveer un mecanismo de clasificación de cristales, de tal manera

ue solo se retiren cristales de un mismo tama1o

Nucleación


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NucleaciónLa ve$*!idad de n"!$ea!i-n a5e!%a e$ %a(a4* "e$*s !ris%a$es )"eden a$!an#ar@En "n !ris%a$i#ad*r in%er(i%en%e3 !*n5*r(e (a2*rsea $a ve$*!idad de n"!$ea!i-n (en*r ese$ %a(a4* de $*s !ris%a$es *7%enid*s.

En e$ !as* de "na !ris%a$i#a!i-n !*n%in"a e$a"(en%* de $a ve$*!idad de n"!$ea!i-n se%rad"!e en "n (a2*r %ie()* de residen!ia de $*s!ris%a$es.


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La velocidad de nucleación generalmente se e0presa por

medio de una correlación empirica

donde

B 2elocidad de nucleacion 34ucleos5t6volumen de

solvente7

4mero de ncleos por unidad de volumen del solvente

385L97

k n :arametro empirico

i :arametro empiricoc-c* ;obresaturacion 385L97

c Concentracion de soluto en la solucion 385L97

c* Concentracion de saturacion del soluto 385L97

E $ i d % 5 i d % i $ i


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En $as *)era!i*nes de %rans5eren!ia de (a%eria en 1enera$ se s")*ne "e e9ise"i$i7ri*en $a s")er6!ie de !*n%a!%* si%"ada en%re $as 5ases. Si es%* 5"ese !ier%* en $a!ris%a$i#a!i-n3 $a!*n!en%ra!i-n de $a s*$"!i-n en $a !ara de$ !ris%a$ ser'a e$ va$*r de sa%"ra!i-n y2 $a 5"er#a

i()"$s*ra %*%a$ )ara $a %rans5eren!ia de (a%eria ser'a y ys3 d*nde y es $a!*n!en%ra!i-n a "nade%er(inada dis%an!ia de $a !ara de$ !ris%a$. Sin e(7ar1*3 de7id* a $a rea!!i-ns")er6!ia$3 sere"iere "na 5"er#a i()"$s*ra )ara $a e%a)a en%re 5ases3 de 5*r(a "e $a!*n!en%ra!i-n en $as")er6!ie de !*n%a!%* es y´ 3 d*nde ys Q y Q y 3 "edand* s-$* y y !*(*5"er#a i()"$s*ra)ara $a %rans5eren!ia de (a%eria

L*s !*e6!ien%es %an%* )ara %rans5eren!ia de (a%eria !*(* )ara $a rea!!i-n s")di6eren de "na !ara !ris%a$ina a *%ra3 )er* !asi sie()re res"$%a ade!"ad* !*nsis-$* va$*res (edi*s )ara %*d* e$ !ris%a$.

La e!"a!i-n de %ras5eren!ia de (asa se es!ri7e !*(*


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La e!"a!i-n de %ras5eren!ia de (asa se es!ri7e !*(*.

D*nde NA densidad de "9 (*$ar3 (*$es )*r "nidad de %ie()* 2 )*r "nidad de /rea

( ve$*!idad de %rans5eren!ia de (asa3 (*$+sp /rea de $a s")er6!ie de$ !ris%a$ky !*e6!ien%e de %rans5eren!ia de (asa

La e!"a!i-n )ara $a rea!!i-n s")er6!ia$ "%i$i#and*e$ !*e6!ien%e k ses


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EJEMPLO 1

• Una s*$"!i-n !*nsis%en%e en ;


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de M1SO 2 J;< de HO seen5r'a +as%a ; F. D"ran%e e$en5ria(ien%* se eva)*ra < de$a1"a %*%a$ de$ sis%e(a. C"/n%*si$*1ra(*s de !ris%a$es se

*7%endr/n )*r : ;;; 1 de(e#!$a *ri1ina$V

S*$"!i-n@ A )ar%ir de $a61"ra =:> se *7serva "e$*s !ris%a$es s*n M1SO

JHO 2 "e $a!*n!en%ra!i-n de$ $'"id*(adre es .< de M1SOan+idr* 2 J.< de HO.


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P*r !ada : ;;; 1 de s*$"!i-n *ri1ina$3 e$ a1"a %*%a$ es ;.J; 9 : ;;; La eva)*ra!i-n es ;.; J;; 1.

L*s )es*s (*$e!"$ares de$ M1SO 2 M1SO JHO s*n :;. 2 .3res)e!%iva(en%e3 de 5*r(a "e $a !an%idad %*%a$ de M1SO JHO en

: ;;; 9 ;.;=.:;.> : 13 2 e$ a1"a $i7re es : ;;; 1. En :;; 1 de $'"id* (adre +a2 .=.:;.> ;.: 1 deJHO 2 :;; ;.: . 1 de a1"a $i7re.

P*r $* %an%*3 e$ M1SO JHO en e$ $'"id* (adre es =;.:.>

a +ose+-a .nal es /01 2 353 4 /0 678


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PROBLEMAS PROPUESTOS

• Una s*$"!i-n !*nsis%en%e en ;< de M1SO 2 ;< de HO se en5rF. D"ran%e e$ en5ria(ien%* se eva)*ra < de$ a1"a %*%a$ de$ sis%e(

C"/n%*s i$*1ra(*s de !ris%a$es se *7%endr/n )*r : ;;; 1 de (e

*ri1ina$V

•Una s*$"!i-n !*nsis%en%e en ;< de M1SO 2 ;< de HO se en5rF. D"ran%e e$ en5ria(ien%* se eva)*ra < de$ a1"a %*%a$ de$ sis%e(

C"/n%*s i$*1ra(*s de !ris%a$es se *7%endr/n )*r : ;;; 1 de (e

*ri1ina$V

cristalización como operación unitaria

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