Cristalizacion, Filtración Clarificante y Limpieza de Gases.
Es el proceso por el cual
se forma un sólido cristalino, ya sea a partir de un gas, un líquido o una
disolución.
Mediante esta técnica,
basada en la diferente solubilidad que tienen los componentes de una mezcla al
variar la temperatura, podemos separar un sólido disuelto en un líquido.
Para ello, calentamos la
disolución para eliminar parte del agua y la dejamos en reposo en un recipiente
de vidrio de gran superficie, denominado cristalizador; pasado un tiempo, el
líquido se habrá enfriado y el sólido, al disminuir su solubilidad, formará
cristales en el fondo.
La cristalización se
emplea con bastante frecuencia en química para purificar una sustancia sólida.
Consiste en la disolución
de un sólido impuro en la menor cantidad de un soluto adecuado saturando la
disolución en caliente y enfriando posteriormente.
Algunos ejemplos de
productos de la cristalización son el azúcar y la sal.
Los fenómenos
asociados a la cristalización son la nucleación o formación de cristales
nuevos, y el crecimiento de éstos.
La fuerza impulsora de ambos fenómenos es la diferencia de
solubilidades.
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NUCLEACIÓN
Paso donde las moléculas
de soluto dispersas en el solvente comienzan a juntarse en racimos en una
escala nanométrica que se vuelven estables bajo las condiciones de operación.
La velocidad afecta el tamaño que los
cristales pueden alcanzar en un cristalizador intermitente. Conforme mayor sea
la velocidad de nucleación menor es el tamaño de los cristales obtenidos.
2 mecanismos de formación
de cristales:
VENTAJAS
Productos de alta pureza
Se pueden obtener solidos
de tamaños específicos
Evita riesgo de
descomposición por trabajar a bajas temperaturas
Se utiliza menos energía
en comparación con la destilación.
DESVENTAJAS
Requiere manejo de
solidos
Incluye equipos de
cristalización junto con la separación solido-líquido y desecado.
EFECTOS DE LAS IMPUREZAS
La presencia de bajas concentraciones de
sustancias ajenas a los cristales e impurezas juega un importante papel en la
optimización de los sistemas de cristalización, tales como:
Todos
los materiales son impuros o contienen trazas de impurezas añadidas durante su
procesamiento.
Es posible influenciar la salida y el control
del sistema de cristalización.
ABIT Cambiar las propiedades de los cristales
mediante la adición de pequeñas cantidades de aditivos cuidadosamente elegidos.
Agregando ciertos tipos y cantidades de
aditivos es posible controlar el tamaño de los cristales, la distribución de
tamaño del cristal, el hábito del cristal y su pureza.
HÁBITO DE UN CRISTAL
El hábito de cristal de un mineral describe su
forma externa visible. Puede aplicarse a un cristal individual o un conjunto de
cristales.
Factores que influyen en el hábito de un
cristal son: una combinación de dos o más formas de cristal, trazas de
impurezas presentes durante el crecimiento; hermanamiento cristal y las
condiciones de crecimiento, y las tendencias de crecimiento.
Cristalizador de suspensión mezclada y de
retiro de producto combinado
Llamado también
cristalizador de magma circulante, es el más importante de los que se utilizan
en la actualidad.
Aun cuando se
incluyen ciertas características y variedades diferentes en esta clasificación,
el equipo que funciona a la capacidad mas elevada es del tipo en que se produce
por lo común la vaporización de un disolvente, casi siempre agua.
Cristalizador de enfriamiento superficial
Este tipo de equipo
produce cristales de malla 30 a 100. El diseño se basa en las velocidades
admisibles de intercambio de calor y la retención que se requiere para el
crecimiento de los cristales de producto.
Para algunos
materiales, como el clorato de potasio, se utiliza este Cristalizador de tubo
de extracción que esta combinado con un intercambiador de tubo y coraza de
circulación forzada.
Cristalizador de
evaporación de circulación forzada
Este Cristalizador
consta de una tubería de circulación y de un intercambiador de calor de coraza.
Este calentamiento
se realiza sin vaporización y los materiales de solubilidad normal no deben
producir sedimentación en los tubos.
La cantidad y la
velocidad de la recirculación, el tamaño del cuerpo y el tipo y la velocidad de
la bomba de circulación son conceptos críticos de diseño, para poder obtener
resultados predecibles.
Cristalizador evaporador de desviador y tubo
de extracción (DTB, Draft Tube Bafle).
Este Cristalizador
consta de hélices situadas dentro del cuerpo del cristalizador, reduciendo la
carga de bombeo que se ejerce sobre el circulador.
Esta técnica reduce
el consumo de potencia y la velocidad de punta del circulador y la rapidez de
nucleación de los cristales.
La suspensión de
cristales del producto, se mantiene mediante una hélice grande de movimiento
lento.
La solución Madre
enfriada regresa al fondo del recipiente y vuelve a recircular a través de la
hélice.
Los cristales
gruesos se separan de las partículas finas en la zona de asentamiento por
sedimentación gravitacional.
Cristalizador de refrigeración de contacto
directo
En estos sistemas, a
veces no resulta práctico emplear equipos de enfriamiento superficial, porque
la diferencia admisible de temperaturas es tan baja (menos de 3°C), que la
superficie de intercambio de calor se hace excesiva y porque la viscosidad es
tan elevada que la energía mecánica aplicada por el sistema de circulación es
mayor que el que se puede obtener con diferencias razonables de temperatura. Los equipos de este tipo funcionan
adecuadamente a temperaturas tan bajas como -59°C (-75°F).
Cristalizador de tubo de extracción (DT, Draft
Tube)
Este cristalizador se
puede emplear en sistemas en que no se desea la destrucción de partículas
finas.
En los
cristalizadores tipo DT y DBT, la velocidad de circulación suele ser mayor que
la que se obtiene en un cristalizador similar de circulación forzada.
Este Cristalizador
requiere tener ciclos operacionales prolongados con materiales capaces de
crecer en las paredes del cristalizador.
Se utiliza para
cristalizar Sulfato de amonio, cloruro de potasio y otros cristales inorgánicos
y orgánicos.
Filtración
La filtración es
una de las técnicas de separación más antiguas. Es un método físico-mecánico
para la separación de mezclas de sustancias compuestas de diferentes fases
(fase = componente homogéneo en un determinado estado de agregación). Un medio
filtrante poroso es atravesado por un líquido o gas (fase 1) y las partículas
sólidas o gotículas de un líquido (fase 2) quedan retenidas en la superficie o
en el interior del medio filtrante.
En función de las fases se distinguen
diferentes campos de aplicación
Filtración de:
• Partículas sólidas de líquidos
(suspensiones)
• Partículas sólidas de gases
• Gotículas líquidas de gases (aerosoles)
• Gotículas de un líquido no miscible de
otro líquido (emulsiones).
Con ayuda de la
filtración se pueden separar componentes sólidos de suspensiones o gases, así
como componentes líquidos de aerosoles o emulsiones. Mediante un filtro
hidrófobo se puede filtrar p.ej. agua de combustibles. Aire u otros gases se
pueden limpiar de aerosoles de agua, aceite o alquitrán.
En función del problema o bien de la
finalidad de la filtración, se distingue entre filtración de separación o
filtración clarifican.
Filtración clarificante
El objetivo de este tipo de filtración es la obtención de
disoluciones límpidas sin material solido en suspensión. Se consiguen retener,
por este método, partículas de un tamaño a partir de 10 µm.
En ocasiones,
para facilitar o mejorar la filtración, se procede al calentamiento del liquido
a filtrar para reducir su viscosidad y posibilitar un mejor paso a través del
filtro. Otra técnica útil es la adición de sustancias proteicas como la clara
de huevo para, a continuación, proceder
al calentamiento de la mezcla hasta la
coagulación de las proteínas (albumina) presentes en dicha clara de huevo. Las
proteínas en su coagulación atraparan parte del material en suspensión y
formaran un precipitado en el fondo del recipiente que será fácilmente
filtrable.
Este tipo de
filtración de utiliza en la elaboración de jarabes, soluciones nasales, uticas,
oftálmicas y similares.
Equipo 2
Maricamen Bandala Aburto Claudio Bedolla Arroyo Jorge Enrique Lopez Zamora Juan Luis Rodriguez Vazquez Oscar Vazquez Hernández
Equipo 2
Maricamen Bandala Aburto Claudio Bedolla Arroyo Jorge Enrique Lopez Zamora Juan Luis Rodriguez Vazquez Oscar Vazquez Hernández
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