Operacione unitarias en la industria

OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA,
SEGUNDA EDICION

Robert E. Treybal
Profesor de Ingenieria Química Universidad de Rhode Island
Traducción:

AMELIA GARCÍA RODRÍGUEZ
Maestra en Ciencias, Universidad McGuill, Profesora en la Facultad de Química Universidad Nacional Autónoma de México
Revisión técnica:

DR.

FRANCISCO JOSÉ LOZANO
Maestro Titular de Transferencia de Masa Facultadde Ciencias Químicas, División de Estudios Superiores de la Universidad Nacional Autónoma de México

McGRAW-HILL
M l BOGOTA . BUENOS AIRES l CARACAS l GUATEMALA l LISBOA MADRID . NUEVA YORK l PANAMA l SAN JUAN . SANTIAGO. S OPAULO AI AUCKLAND l HAMBURGO. LONDRES l M I L A N l MONTREAL l NUEVA DELHI PARIS l SAN FRANCISCO . SINGAPUR l ST. LOUIS SIDNEY l TOKIO. TORONTO

CONTENIDO

Prólogo 1Las operaciones de transferencia de masa
Clasificación de las operaciones de transferencia de masa Elección entre los mttodos de separacih Métodos de realización de las operaciones de transferencia de masa Fundamentos del diseño Sistemas de unidades

xi 1
2 8 9 12 13

Primera parte. Difusión y transferencia de masa
2 Difusión molecular en fluidos
Difusión molecular en estado estacionario enfluidos sin movimiento y en flujo laminar Transferencia de cantidad de movimiento y de calor en régimen laminar
23 29 42

3

Coeficientes de transferencia de masa
Coeficientes de transferencia de masa en flujo laminar Coeficientes de transferencia de masa en flujo turbulento Analogías entre la transferencia de masa, de calor y de cantidad de movimiento Datos experimentales de transferenciade masa en casos sencillos Transferencia simultánea de masa y calor
Vii

50
55

60
75 82 88

... viii

CONTENIDO

4

Difusión en sólidos Ley de Fick para la difusión Tipos de difusión en sólidos Transferencia de masa interfacial Equilibrio Difusión interfacial Balance de materia Etapas

100 100 105 118 118 120 132 140

5

Segunda parte. Operaciones gas-líquido
Equipo para lasoperaciones gas-líquido
Dispersión del gas

Tanques de burbujeo (columnas de burbuja) Tanques agitados mecánicamente Agitación mecánica de líquidos en una sola fase Agitación mecánica, contacto gas-líquido Torres de platos
Dispersión del líquido

Lavados Venturi Torres de paredes mojadas Torres y cámaras de aspersión Torres empacadas Coeficientes de transferencia de masa para torresempacadas Flujo de líquido y gas a corriente paralela Efectos terminales y mezclado axial Torres de platos VS torres empacadas 7 Operaciones de humidíficación Equilibrio vapor líquido y entalpía de sustancias puras Mezclas de vapor-gas Operaciones gas-líquido Operaciones adiabáticas Operación no adiabática; enfriamiento por evaporación

157 157 158 165 165 173 179 210 210 212 212 213 227 235 235 237247 247 254 270 271

294

CONTENIDO

ix

8

Absorción de gases
Solubilidad de gases en líquidos en el equilibrio Transferencia de un componente. Balance de materia Operación a contracorriente en varias etapas. Transferencia de un componente Equipo de contacto continuo Sistemas de multicomponentes Absorción con reacción química

306 307 314 321 333 357 369 378 379 401 406 410 414 445472 478

9 Destilación
Equilibrio vapor-líquido Operación de una sola etapa. Evaporación instantánea Destilación diferencial o sencilla Rectificación continua. Mezclas binarias Torres de varias etapas (platos). El método de Ponchon y Savarit Torres de varias etapas (platos). El método de McCabe Thile Equipo de contacto continuo (torres empacadas) Sistemas de multicomponentes Destilación al vacío510

Tercera parte. Operaciones líquido-líquido
10 Extracción líquida
Equilibrio líquido Equipo y diagramas de flujo Contacto por etapas Extractores por etapas Extractores diferenciales (de contacto continuo) 529 531
543 543 577 600

Cuarta parte. Operaciones sólido-fluido
ll Absorción e intercambio iónico
625

Equilibrios de adsorción

629

x

CONTENIDO

Gases y vapores...