Resumen " Enfoque en propiedades físicas para mejorar procesos."
Enfoque en las propiedades físicas para mejorar procesos.
Si un arquitecto que visualiza un edificio, un ingeniero automotriz que construye automóviles o un metalúrgico que produce lingotes de metal, utiliza los principios de la ciencia y de la ingeniería, junto con las características físicas de los materiales y su propia creatividad e imaginación puede llegar a crear un producto a través de un proceso que sea sostenible,y que tenga un costo competitivo y la calidad deseada para el precio.
REVISIÓN DE PROPIEDADES CLAVE
La siguiente lista representa varias de las propiedades físicas críticas que deben examinarse en el diseño del proceso y la optimización del proceso:
1. Estado físico de un material a temperatura ambiente, junto con su punto de fusión, ebullición o congelación
2. Solubilidad
3. Densidad
4. Viscosidad.
5. Calor específico
6. Calor de formación
7. Comportamiento azeotrópico
Si bien los químicos y los ingenieros químicos están familiarizados con las propiedades mencionadas en la lista, vale la pena analizar el valor de cada uno individualmente, así como cómo la interrelación que tiene con otros y cómo se pueden desarrollar en el proceso.
Estado físico
El estado físico de los productos químicos, a temperatura ambiente, encolada o congelada, junto con la solubilidad, les dice a los ingenieros de procesos mucho sobre cómo manejar el producto durante el desarrollo del proceso y en una operación comercial. Es recomendable manejar todos los productos químicos con respeto. Las cantidades de sustancias químicas utilizadas en el laboratorio son pequeñas, por lo que manipularlas de manera segura es generalmente más fácil. Sin embargo, las cantidades requeridas para los aumentos de escala y las operaciones a escala comercial son mayores incluso si la literatura del producto sugiere que se utilicen diferentes métodos para manipular y alimentar materiales. Se debe tener cuidado con cada producto químico. Los productos químicos sólidos, cuando se usan en una escala o en una operación comercial, requerirán que el equipo adecuado se alimente a la velocidad deseada. Precauciones adicionales pueden ser necesarias al manipular materiales tóxicos. Otra forma de manejar materiales sólidos puede ser disolviéndolos o suspendiéndolos en un solvente apropiado, preferiblemente el que se está utilizando en el proceso. La calidad del producto del proceso por lotes puede variar.
No siempre los procesos que se utilizan en un laboratorio para fabricar un producto son convenientes para utilizarlos a escala requiriendo una producción mucho mayor.
Solubilidad
La solubilidad no es una propiedad exótica, pero es una propiedad importante y valiosa. La solubilidad mutua o la falta de la misma, puede ser muy útil en el procesamiento químico. Si los reactantes y el producto de reacción se disuelven en el mismo disolvente, la reacción puede mejorar a través de una transferencia de masa mejorada. La solubilidad de los materiales en disolventes utilizados en los productos formulados mejora el mezclado y da como resultado un producto uniforme. Las características de solubilidad de los productos químicos también son críticas para la cristalización, purificación y separación de productos. En general, una solubilidad más alta se considera más valiosa, pero una solubilidad baja también puede ser útil, especialmente para la separación de productos químicos.
Densidad
La densidad se define como masa por unidad de volumen y muestra la masa en relación con otros productos químicos. En un sistema completamente mixto, la densidad puede no tener valor, pero es una de las propiedades únicas que se pueden usar efectivamente para la separación de dos líquidos inmiscibles. Las diferencias de densidad se pueden usar de manera efectiva para la producción, y también para la creación de una mezcla que es beneficiosa en el proceso de reacción y formulación.
Viscosidad
La importancia de la viscosidad es diferente en las reacciones químicas en comparación con los productos modulados para el futuro. Por sí misma, la viscosidad puede no considerarse una propiedad muy importante, pero los ingenieros deben conocerla, especialmente cuando los productos químicos en las mezclas de proceso están en forma líquida. La viscosidad es importante mientras se alimentan, mezclan y bombean líquidos. Es mejor reducir la viscosidad a sus niveles más bajos para facilitar la adición, el bombeo y la mezcla. Esto puede lograrse ya sea disolviéndolos en disolventes adecuados o calentando los líquidos, aunque la estabilidad del líquido debe considerarse cuidadosamente. En ciertos productos formulados, el control de la viscosidad es necesario para el rendimiento del producto.
Calor especifico
El calor especifico de un producto químico es una propiedad imperativa y tiene valor en las reacciones químicas. Para las reacciones químicas, es importante controlar el calor de la reacción, y el calor específico determina la cantidad de calor que se debe eliminar. Los valores de calor específicos afectan la inversión de capital porque afectan el tamaño del equipo de transferencia de calor requerido.
Calor de formación
Las reacciones del proceso son endotérmicas o extérmicas. En general, la mayoría de los procesos reactivos son exotérmicos. La forma en que controlamos el calor de reacción puede afectar significativamente la velocidad de reacción, así como el tamaño del equipo necesario. Además, es crítico controlar el calor de la reacción, ya que una reacción descontrolada puede elevar rápidamente la temperatura del proceso y provocar explosiones y otras situaciones peligrosas. El control efectivo del calor de formación puede reducir el tiempo de reacción, lo que a su vez reduce el tamaño del equipo (es decir, la inversión). El calor de la formación también está influenciado y controlado por el método y la secuencia utilizados para la adición de materia prima.
Comportamiento azeotrópico
Para muchos químicos o ingenieros quimicos, el comportamiento azeotrópico de los químicos puede parecer tener un valor limitado, no tiene mucho valor en las formulaciones. Sin embargo, el comportamiento azeotrópico de los productos químicos se puede utilizar de manera muy creativa en los procesos de reacción de manipulación. Imagine un proceso de reacción en el que la mezcla líquida tenga un azeótropo y los productos químicos sean inmiscibles. La combinación de estas dos propiedades se puede usar de manera muy efectiva, no solo para controlar una reacción exotérmica, sino también para mejorar la temperatura.
