Manual de operación reactor polivalente

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA

LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA

MANUAL DE OPERACIÓN REACTOR POLIVALENTE ELABORADO POR: I.Q. JOSÉ FRANCISCO BARRERA PICHARDO M. en I SANDRA LUZ MARTINEZ VARGAS M. en C. VICTOR VARELA VARELA GUERRERO GUERRERO

OCTUBRE, 2004.

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INTRODUCCIÓN El reactor polivalente (unidad UPR1000) por sus características físicas y equipamiento permite el estudio de los diferentes procesos que pueden llevarse a cabo con los materiales contenidos en la cuba de acero inoxidable, operándolo en condiciones de presión atmosférica y de presión reducida. Así, se puede llevar a cabo los estudios descritos a continuación Reacciones químicas Destilación diferencial Cristalización por concentración Evaporación de efecto simple Pudiendo realizarse en todos los casos balances térmicos y de masa

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CONTENIDO Objetivos Generales.

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Diagrama General.

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Nomenclatura.

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Carga del Reactor.

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Operación a presión atmosférica.

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Operación a presión reducida.

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Descarga.

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Limpieza

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OBJETIVOS GENERALES 1. Desarrollar habilidades manuales básicas para el trabajo en un laboratorio. 2. Capacitar al estudiante en el manejo de equipo, instrumentos y substancias en forma eficiente y siguiendo las normas ecológicas y de seguridad. 3. Aprender a hacer mediciones experimentales de los fenómenos. 4. Reforzar la actitud y habilidad de trabajo individual y colaborativo. 5. Proporcionar nuevos conocimientos que complementen o refuercen los conocimientos teóricos. 6. Desarrollar una actitud inquisitiva, de investigación y creativa que permitan al estudiante ampliar su conocimiento del campo de acción del Ingeniero Químico.

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DIAGRAMA GENERAL

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NOMENCLATURA EQUIPO Número 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Nombre del Equipo Reactor. Tapa de vidrio del reactor. Tubo de abastecimiento. Módulo de agitación. Columna de rectificación. Cabeza de reflujo electromagnético. Condensador horizontal. Recibidores de destilado. Circuito de vacío. Circuito de abastecimiento de agua fría. Encendido y apagado de agitación. Alimentación de vapor. Medidor de flujo de agua. Reflujo y trasiego.

VÁLVULAS Válvulas V1 V2 V3 V4 y V5 V6 V7 V8 y V9 V10 V11 V12 y V13 V14 y V15 V16 y V17 V18 V19 y V20 V21

Función Válvula de abastecimiento del tubo de abastecimiento por la subida de líquido. Válvula de rompe-vacío del tubo de abastecimiento. Válvula de puesta bajo presión reducida del tubo de abastecimiento. Válvula de abastecimiento del reactor a partir del tubo de abastecimiento. Válvula de vaciado del tubo de abastecimiento. Vaciado del reactor. Válvula reguladora de flujo de agua de condensadores. Válvula de abastecimiento general en agua de enfriamiento. Válvula de tres vías. Selección de los recibidores para el almacenamiento de las fases pesada y ligera. Válvula de presión atmosférica de los recibidores 8. Válvula de rompe vacío de los recibidores 8. Vaciado de los recibidores 8. Puesta al aire del equipo. Válvula de corriente de vacío. Válvula de abastecimiento del circuito de vacío.

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Para poner en funcionamiento el equipo es necesario contar con una fuente de electricidad, una fuente de vapor, una de agua y otra de aire. Antes de comenzar a trabajar con el equipo se tiene que encender la compresora y realizar una purga de la corriente de vapor de la planta.

Carga del reactor

Para cargar por medio de vacío: a) Conecte la bomba de vacío en 9.

b) El fluido que será cargado al reactor debe estar conectado a la línea de V1 y ésta debe estar abierta.

c) Antes de encender la bomba de vacío verificar que las válvulas V2, V4, V5, V6, V16, V17 y V18 permanezcan cerradas y que V3, V19, V20 y V21 estén abiertas. d) Encienda la bomba de vacío. e) Por medio de la manipulación de V1 o del apagado y encendido de la bomba se controlará la cantidad de fluido en 3.

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f) Abra V2 para romper el vacío. g) Asegúrese de que V7 está cerrada antes de abrir V4 y V5 lo cual permite verter el fluido previamente medido en 3 al reactor.

h) Cargue el reactor cuantas veces sea necesario sin capacidad máxima que es de 10 litros.

exceder la

Manera directa:

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a) El fluido previamente medido se carga directamente en el reactor por medio de las entradas del mismo que están en la parte frontal superior de éste. (Asegúrese de que V7 este cerrada). b) Una vez realizada ésta operación asegúrese de que las entradas del reactor estén bien cerradas.

OPERACIÒN DEL REACTOR

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A presión atmosférica a) Una vez cargado el reactor se procede a cerrar V4 y V5. b) Abra el paso de vapor así como el de agua y aire. c) Mediante V10 y V9 se regula la cantidad de agua que ingresa a los respectivos refrigerantes.

d) El reactor cuenta con un termómetro. La temperatura dentro de este solo puede controlarse manipulando el paso del vapor.

e) Para iniciar la agitación es necesario que el equipo esté conectado. Oprima el botón verde de 11 y con V regule la velocidad; el botón rojo detiene la agitación. Una vez iniciado el proceso los vapores generados por el calentamiento se pueden, una vez condensados, recircular al reactor o mandarlos a los depósitos (8).

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Para reflujo de destilado: a) En 14 gire la perilla hacia la izquierda donde se indica la etiqueta de REFLUJO.

Para trasiego: a) En 14 gire la perilla hacia la derecha donde se indica la etiqueta de TRASIEGO.

Nota: Para la recepción del destilado es necesario trabajar en trasiego.

Recepción de destilado: a) Abra V14 y V15. b) Gire V11 a la izquierda para recibir el destilado en el depósito 8 izquierdo y a la derecha para recibir en 8 derecho. c) Con V16 y V17 puede recolectar o vaciar los depósitos 8. INGENIERÍA QUÍMICA

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A presión reducida a) Una vez cargado el reactor se procede a cerrar V4 y V5. b) Abra el paso de vapor así como el de agua y aire. c) El vacío puede introducirse al sistema en diferentes puntos como son: el reactor, los condensadores o los tanques recolectores (8), es necesario arrancar la bomba de vacío y a. Para el reactor abrir V20 INGENIERÍA QUÍMICA

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b. Para los condensadores abrir V18 c. Para los tanques colectores abrir V19 d. Esto permitirá trabajar a presión reducida y por lo tanto temperaturas más bajas que las que se tendrían en operación a presión atmosférica d) Mediante V10 y V9 se regula la cantidad de agua que ingresa a los respectivos refrigerantes.

e) El reactor cuenta con un termómetro. La temperatura dentro de este solo puede controlarse manipulando el paso del vapor.

f) Para iniciar la agitación es necesario que el equipo esté conectado. Oprima el botón verde de 11 y con V regule la velocidad; el botón rojo detiene la agitación. g) Una vez iniciado el proceso los vapores generados por el calentamiento se pueden, una vez condensados, recircular al reactor o mandarlos a los depósitos (8). INGENIERÍA QUÍMICA

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Para reflujo de destilado: b) En 14 gire la perilla hacia la izquierda donde se indica la etiqueta de REFLUJO.

Para trasiego: b) En 14 gire la perilla hacia la derecha donde se indica la etiqueta de TRASIEGO.

Nota: Para la recepción del destilado es necesario trabajar en trasiego.

Recepción de destilado: d) Abra V14 y V15. e) Gire V11 a la izquierda para recibir el destilado en el depósito 8 izquierdo y a la derecha para recibir en 8 derecho. f) Con V16 y V17 puede recolectar o vaciar los depósitos 8, para esto último es necesario romper primero el vacío.

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DESCARGA Del reactor: a) Abra V7 para descargar el contenido del reactor. (PRECAUCIÓN: el contenido puede tener una temperatura entre 20-100 °C)

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De los tanques a) Abrir V14, V15, V16 y V17

LIMPIEZA DEL EQUIPO: a) Espere a que se enfríe el equipo. (Es recomendable que abra las entradas frontales del reactor). b) Una vez que la temperatura descienda debajo de 50°C cierre V7 y cargue el reactor con agua. c) Ponga en funcionamiento el equipo hasta que comience la destilación. INGENIERÍA QUÍMICA

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d) Cierre las fuentes de alimentación, desconecte el equipo y por último descargue el reactor.

Nota: Deje el reactor destapado y V7 abierta.

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