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21Sep/082

Chemical Engineer's Handbook 7th Edition – Robert H. Perry

Chemical Engineer's Handbook7th Edition - Robert H. Perry (ALL THE LINKS WORKING)
Robert H. Perry
Contents:

Chapter 1. Conversion Factors and Mathematical Symbols
Chapter 2. Physical and Chemical Data
Chapter 3. Mathematics
Chapter 4. Thermodynamics
Chapter 5. Heat and Mass Transfer
Chapter 6. Fluid and Particle Dynamics
Chapter 7. Reaction Kinetics
Chapter 8. Process Control
Chapter 9. Process Economics
Chapter 10. Transport and Storage of Fluids
Chapter 11. Heat Transfer Equipment
Chapter 12. Psychrometry, Evaporative Cooling, and Solids Drying
Chapter 13. Distillation
Chapter 14. Gas Absorption and Gas-Liquid System Design
Chapter 15. Liquid-Liquid Extraction Operations and Equipment
Chapter 16. Adsorption and Ion Exchange
Chapter 17. Gas-Solid Operations and Equipment
Chapter 18. Liquid-Solid Operations and Equipment
Chapter 19. Solid-Solid Operations and Equipment
Chapter 20. Size Reduction and Size Enlargement
Chapter 21. Handling of Bulk Solids and Packaging of Solids and Liquids
Chapter 22. Alternative Separation Processes
Chapter 23. Chemical Reactors
Chapter 24. Biochemical Engineering
Chapter 25. Waste Management
Chapter 26. Process Safety
Chapter 27. Energy Resources, Conversion, and Utilization
Chapter 28. Materials of Construction
Chapter 29. Process Machinery Drives
Chapter 30. Analysis of Plant Performance

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Temas relacionados: Ingenieria de Reactores, Operaciones Unitarias, Termodinamica, Transferencia de Calor, Transferencia de Masa 2 Comments

11Sep/081

Ingenieria de las Reacciones Quimicas – Octave Levenspiel

Ingenieria de las Reacciones Quimicas (DESCARGA AQUI)
Octave Levenspiel

Contenido:

1 INTRODUCCIÓN 1
Termodinámica 2
Cinética química 3
Clasificación de las reacciones 4
Variables que afectan a la velocidad de reacción 5
Definición de la velocidad de reacción 6
Plan de la obra 7
2 CINÉTICA DE LAS REACCIONES HOMOGÉNEAS 9
Factor dependiente de la concentración en la ecuación cinética 10
Reacciones simples y múltiples 10
Reacciones elementales y no elementales 11
Punto de vista cinético del equilibrio
en reacciones elementales 12
Molecularidad y orden de reacción 13
Coeficiente cinético k 14
Representación de la velocidad de reacción 14
Modelos cinéticos para reacciones no elementales 16
Ensayo con modelos cinéticos 20
Factor dependiente de la temperatura en la ecuación cinética 24
Dependencia de la temperatura según la ecuación de Arrhenius 24
Dependencia de la temperatura según la termodinámica 24
Dependencia de la temperatura a partir de la teoría de colisión 25
Dependencia de la temperatura a partir de la teoría del estado de transición 27
Comparación de ambas teorías 28
Comparación de las teorías con la ecuación de Arrhenius 30
Energía de activación y dependencia de la temperatura 31
Predicción de la velocidad de reacción a partir de las teorías anteriores 32
Investigación del mecanismo 33
Predicción teórica de la velocidad de reacción 36
Factores que dependen de la concentración 36
Factores que dependen de la temperatura 36
Empleo en el diseño de los valores predichos 31
Problemas 38
3 INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS OBTENIDOS EN UN REACTOR DISCONTINUO 45
Reactor discontinuo de volumen constante 46
Método integral de análisis de datos 48
Método diferencia¡ de análisis de datos 74
Factor discontinuo de volumen variable 79
Método diferencia¡ de análisis 81
Método integral de análisis 81
Temperatura y velocidad de reacción 85
Investigación de una ecuación cínética 93
Problemas 96
4 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE REACTORES 103
5 REACTORES IDEALES 107
Reactor ideal discontinuo 108
Tiempo espacial y velocidad espacial 110
Reactor de flujo de mezcla completa en estado estacionario 111
Reactor de flujo en pistón en estado estacionario 118
Tiempo de permanencia y tiempo espacial para sistemas fluyentes 127
Problemas 129
6 DISEÑO PARA REACCIONES SIMPLES 137
Comparación de tamaños en sistemas de un solo reactor 138
Reactor discontinuo 138
Comparación entre el reactor de mezcla completa y el de flujo en pistón para reacciones de primer y segundo orden 138
Variación de la relación de reactores para reacciones del segundo orden 141
Comparación gráfica general 141
Sistemas de reactores múltiples 147
Reactores de flujo en pistón en serie y/o en paralelo 147
Reactores de mezcla completa de igual tamaño conectados en serie 148
Reactores de flujo de mezcla completa de tamaños diferentes en serie 154
Reactores de tipos diferentes en serie 158
Reactor con recirculación 159
Reacciones autocatalíticas 165
Problemas 173
7 DISEÑO PARA REACCIONES MULTIPLES 179
Reacciones en paralelo 180
Reacciones en serie 191
Reacciones sucesivas de primer orden 191
Estudio cuantitativo para reactores de flujo en pistón o para reactores discontinuos 194
Reacciones sucesivas irreversibles de diferentes órdenes 200
Reacciones reversibles en serie o en paralelo 200
Reacciones en serie-paralelo 203
Extensiones y aplicaciones 214
Conclusión 219
Problemas 220
8 EFECTOS DE LA TEMPERATURA Y DE LA PRESIÓN 231
Reacciones simples 232
Cálculo de los calores de reacción a partir de la termodinámica 232
Cálculo de la constante de equilibrio a partir de la termodinámica 234
Procedimiento gráfico general de diseño 242
Progresión de temperatura óptima 242
Efectos caloríficos 243
Operaciones adiabáticas 243
Operaciones no adiabáticas 249
Consideraciones 250
Estudio de¡ problema especial de reacciones exotérmicas en reactores de mezcla completa 252
Reacciones múltiples 262
Variación de la distribución de¡ producto con la temperatura 262
Variación del recipiente (O T) con la temperatura para obtener la máxima producción 264
Observaciones 267
Problemas 268
9 FLUJO NO IDEAL 277
Distribución de¡ tiempo de residencia de los fluidos en los reactores 277
Curva E. Distribución de las edades del fluido que sale de un recipiente 279
Métodos experimentales 280
Curva F 280
Curva C 282
Relaciones entre las curvas F, C y E y el «tiempo medío» en recipientes cerrados 282
Conceptos matemáticos utilizados 285
Modos de emplear la información sobre la distribución de edades 291
Cálculo directo de la conversión por la información del trazador 294
Modelos para flujo no ideal 297
Modelo de dispersión (flujo disperso en pistón) 298
Empleo del modelo de dispersión cuando el grado de dispersión es pequeño 300
Empleo del modelo de dispersión cuando el grado de dispersión es grande 303
Observaciones 306
Determinación experimenta¡ de la intensidad de la mezcla de fluidos 310
Reacción química y dispersión 313
Modelos de tanques en serie 319
Cálculo de la conversión con el modelo de tanques en serie 322
Aplicaciones 323
Modelos combinados 326
Modelos empleados para desviaciones pequenas de flujo en pistón y colas largas 327
Tanque real con agitación 330
Determinación de flujo defectuoso en aparatos de proceso 335
Modelos para lechos fluidizados 339
Consideraciones finales 346
Problemas 347
10 MEZCLA DE FLUIDOS 359
Mezcla de un solo fluido 360
Grado de segregación 360
Mezclas de fluidos con tiempo de mezcla pequeña y grande 365
Resumen de conclusiones para un solo fluido 368
Modelos de segregación parcial 372
Mezcla de dos fluidos miscibles 376
Distribución del producto en reacciones múltiples 378
Problemas 381
11 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE REACTORES PARA SISTEMAS HETEROGÉNEOS 385
Ecuación cinética para reacciones heterogéneas 385
Modelos de contacto para sistemas de dos fases 389
Problemas 391
12 REACCIONES SóLIDO-FLUIDO 393
Selección de un modelo 395
Modelo de núcleo sin reaccionar para partículas esféricas de tamaño constante 397
La difusión a través de la película gaseosa como etapa controlante 399
La difusión a través de la capa de cenizas como etapa controlante 401
La reación química como etapa controlante 404
Velocidad de reacción para partículas esféricas de tamaño decreciente 406
La reacción química como etapa controlante 407
La difusión a través de la película gaseosa como etapa controlante 407
Generalización 408
Determinación de la etapa controlante de la velocidad 411
Aplicación al diseño 415
Partículas de un solo tamaño con flujo en pistón de sólidos y composición uniforme del gas 419
Mezcla de partículas de tamaños diferentes, pero constantes, flujo en pistón de sólidos, y gas de composición uniforme 419
Flujo de mezcla completa de partículas de un solo tamaño constante y gas de composición uniforme 422
Flujo en mezcla completa de partículas de diversos tamaños constantes, y gas de composición uniforme 426
Aplicación a un lecho fluidizado con arrastre de sólidos finos 429
Reacciones instantáneas 436
Problemas 441
13 REACCIONES FLUIDO-FLUIDO 449
La ecuación de velocidad 451
Regímenes cinéticos para el transporte de materia para la reacción 451
Ecuación de velocidad para reacciones instantáneas; casos A y B 453
Ecuaciones de la velocidad para reacción rápida;casos C y D 457
Velocidades intermedias; casos E y F 458
Ecuación de velocidad para reacción lenta; caso G 458
Ecuación de velocidad para reacción infinitamente lenta; caso H 459
Parámetro de conversión en la película, M 459
Indicaciones para determinar el régimen cinético a partir de los datos de solubilídad 460
Indicaciones para determinar el régimen cinético a partir de los datos experimentales 461
Cinética de reacción con sólidos en suspensión 463
Fermentaciones aerobias 464
Observaciones sobre las velocidades 465
Aplicación al diseño 466
Torres para reacciones rápidas; casos A, B, C o D 468
Torres para reacciones lentas 480
Mezcladores-sedimentadores (flujo en mezcla completa en las dos fases) 483
Modelos de contacto semicontinuo 491
Destilación reactiva y reacciones extractivas 492
Problemas 495
14 REACCIONES CATALIZADAS POR SOLIDOS 505
Ecuación de velocidad 507
La película gaseosa como etapa controlante 510
El fenómeno de la superficie como etapa controlante 510
Caso en que la resistencia a la difusión en los poros sea importante 515
Efectos caloríficos durante la reacción 525
Combinación de resistencias para partículas en condiciones isotérmicas 529
Métodos experimentales para la determinación de velocidades 531
Comparación entre los reactores experimentales 536
Determinación de las resistencias controlantes y de la ecuación de velocidad 537
Distribución del producto en las reacciones múltiples 541
Descomposición de un solo reactante por dos caminos 542
Descomposición conjunta de dos reactantes 543
Reacciones en serie 544
Extensión a los catalizadores reales 546
Aplicación al diseño 557
Reactores adiabáticos de lecho relleno por etapas 561
Reactor de lecho fluidizado 568
Problemas 577
15 DESACTIVACIÓN DE LOS CATALIZADORES 591
Mecanismo de la desactivación del catalizador 592
Ecuación cinétíca 595
Determinación experimental de la ecuación cinética 597
Una carga de sólidos: determinación de la velocidad cuando la desactivación es independiente de la concentración 598
Una carga de sólidos: determinación de la velocidad para la desactivación en paralelo, en serie y lateral 604
Reactores experimentales con flujo de sólidos 606
Determinación experimental del mecanismo de desactivación 606
Diseño 608
Problemas 619

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10Sep/080

Chemical Process Design and Integration – Robin Smith

Chemical Process Design and Integration (DOWNLOAD HERE / DESCARGA AQUI)
Robin Smith

Contenido / Contents

Preface xiii
Acknowledgements xv
Nomenclature xvii
Chapter 1 The Nature of Chemical Process Design and Integration 1
1.1 Chemical Products 1
1.2 Formulation of the Design Problem 3
1.3 Chemical Process Design and Integration 4
1.4 The Hierarchy of Chemical Process Design and Integration 5
1.5 Continuous and Batch Processes 9
1.6 New Design and Retrofit 10
1.7 Approaches to Chemical Process Design and Integration 11
1.8 Process Control 13
1.9 The Nature of Chemical Process Design and Integration – Summary 14
References 14
Chapter 2 Process Economics 17
2.1 The Role of Process Economics 17
2.2 Capital Cost for New Design 17
2.3 Capital Cost for Retrofit 23
2.4 Annualized Capital Cost 24
2.5 Operating Cost 25
2.6 Simple Economic Criteria 28
2.7 Project Cash Flow and Economic Evaluation 29
2.8 Investment Criteria 30
2.9 Process Economics – Summary 31
2.10 Exercises 32
References 33
Chapter 3 Optimization 35
3.1 Objective Functions 35
3.2 Single-variable Optimization 37
3.3 Multivariable Optimization 38
3.4 Constrained Optimization 42
3.5 Linear Programming 43
3.6 Nonlinear Programming 45
3.7 Profile Optimization 46
3.8 Structural Optimization 48
3.9 Solution of Equations using Optimization 52
3.10 The Search for Global Optimality 53
3.11 Summary – Optimization 54
3.12 Exercises 54
References 56
Chapter 4 Thermodynamic Properties and Phase Equilibrium 57
4.1 Equations of State 57
4.2 Phase Equilibrium for Single Components 59
4.3 Fugacity and Phase Equilibrium 60
4.4 Vapor–Liquid Equilibrium 60
4.5 Vapor–Liquid Equilibrium Based on Activity Coefficient Models 62
4.6 Vapor–Liquid Equilibrium Based on Equations of State 64
4.7 Calculation of Vapor–Liquid Equilibrium 64
4.8 Liquid–Liquid Equilibrium 70
4.9 Liquid–Liquid Equilibrium Activity Coefficient Models 71
4.10 Calculation of Liquid–Liquid Equilibrium 71
4.11 Calculation of Enthalpy 72
4.12 Calculation of Entropy 74
4.13 Phase Equilibrium and Thermodynamic Properties – Summary 74
4.14 Exercises 74
References 76
Chapter 5 Choice of Reactor I – Reactor Performance 77
5.1 Reaction Path 77
5.2 Types of Reaction Systems 78
5.3 Reactor Performance 81
5.4 Rate of Reaction 82
5.5 Idealized Reactor Models 83
5.6 Choice of Idealized Reactor Model 90
5.7 Choice of Reactor Performance 94
5.8 Choice of Reactor Performance – Summary 94
5.9 Exercises 95
References 96
Chapter 6 Choice of Reactor II - Reactor Conditions 97
6.1 Reaction Equilibrium 97
6.2 Reactor Temperature 100
6.3 Reactor Pressure 107
6.4 Reactor Phase 108
6.5 Reactor Concentration 109
6.6 Biochemical Reactions 114
6.7 Catalysts 114
6.8 Choice of Reactor Conditions – Summary 117
6.9 Exercises 118
References 120
Chapter 7 Choice of Reactor III – Reactor Configuration 121
7.1 Temperature Control 121
7.2 Catalyst Degradation 123
7.3 Gas–Liquid and Liquid–Liquid Reactors 124
7.4 Reactor Configuration 127
7.5 Reactor Configuration for Heterogeneous Solid-Catalyzed Reactions 133
7.6 Reactor Configuration from Optimization of a Superstructure 133
7.7 Choice of Reactor Configuration – Summary 139
7.8 Exercises 139
References 140
Chapter 8 Choice of Separator for Heterogeneous Mixtures 143
8.1 Homogeneous and Heterogeneous Separation 143
8.2 Settling and Sedimentation 143
8.3 Inertial and Centrifugal Separation 147
8.4 Electrostatic Precipitation 149
8.5 Filtration 150
8.6 Scrubbing 151
8.7 Flotation 152
8.8 Drying 153
8.9 Separation of Heterogeneous Mixtures – Summary 154
8.10 Exercises 154
References 155
Chapter 9 Choice of Separator for Homogeneous Fluid Mixtures I – Distillation 157
9.1 Single-Stage Separation 157
9.2 Distillation 157
9.3 Binary Distillation 160
9.4 Total and Minimum Reflux Conditions for Multicomponent Mixtures 163
9.5 Finite Reflux Conditions for Multicomponent Mixtures 170
9.6 Choice of Operating Conditions 175
9.7 Limitations of Distillation 176
9.8 Separation of Homogeneous Fluid Mixtures by Distillation – Summary 177
9.9 Exercises 178
References 179
Chapter 10 Choice of Separator for Homogeneous Fluid Mixtures II – Other Methods 181
10.1 Absorption and Stripping 181
10.2 Liquid–Liquid Extraction 184
10.3 Adsorption 189
10.4 Membranes 193
10.5 Crystallization 203
10.6 Evaporation 206
10.7 Separation of Homogeneous Fluid Mixtures by Other Methods – Summary 208
10.8 Exercises 209
References 209
Chapter 11 Distillation Sequencing 211
11.1 Distillation Sequencing Using Simple Columns 211
11.2 Practical Constraints Restricting Options 211
11.3 Choice of Sequence for Simple Nonintegrated Distillation Columns 212
11.4 Distillation Sequencing Using
Columns With More Than Two
Products 217
11.5 Distillation Sequencing Using
Thermal Coupling 220
11.6 Retrofit of Distillation Sequences 224
11.7 Crude Oil Distillation 225
11.8 Distillation Sequencing Using
Optimization of a Superstructure 228
11.9 Distillation Sequencing – Summary 230
11.10 Exercises 231
References 232
Chapter 12 Distillation Sequencing for Azeotropic Distillation 235
12.1 Azeotropic Systems 235
12.2 Change in Pressure 235
12.3 Representation of Azeotropic Distillation 236
12.4 Distillation at Total Reflux Conditions 238
12.5 Distillation at Minimum Reflux Conditions 242
12.6 Distillation at Finite Reflux Conditions 243
12.7 Distillation Sequencing Using an Entrainer 246
12.8 Heterogeneous Azeotropic Distillation 251
12.9 Entrainer Selection 253
12.10 Trade-offs in Azeotropic Distillation 255
12.11 Multicomponent Systems 255
12.12 Membrane Separation 255
12.13 Distillation Sequencing for Azeotropic Distillation – Summary 256
12.14 Exercises 257
References 258
Chapter 13 Reaction, Separation and Recycle Systems for Continuous Processes 259
13.1 The Function of Process Recycles 259
13.2 Recycles with Purges 264
13.3 Pumping and Compression 267
13.4 Simulation of Recycles 276
13.5 The Process Yield 280
13.6 Optimization of Reactor Conversion 281
13.7 Optimization of Processes Involving a Purge 283
13.8 Hybrid Reaction and Separation 284
13.9 Feed, Product and Intermediate Storage 286
13.10 Reaction, Separation and Recycle Systems for Continuous Processes – Summary 288
13.11 Exercises 289
References 290
Chapter 14 Reaction, Separation and Recycle Systems for Batch Processes 291
14.1 Batch Processes 291
14.2 Batch Reactors 291
14.3 Batch Separation Processes 297
14.4 Gantt Charts 303
14.5 Production Schedules for Single Products 304
14.6 Production Schedules for Multiple Products 305
14.7 Equipment Cleaning and Material Transfer 306
14.8 Synthesis of Reaction and Separation Systems for Batch Processes 307
14.9 Optimization of Batch Processes 311
14.10 Storage in Batch Processes 312
14.11 Reaction and Separation Systems for Batch Processes – Summary 313
14.12 Exercises 313
References 315
Chapter 15 Heat Exchanger Networks I – Heat Transfer Equipment 317
15.1 Overall Heat Transfer Coefficients 317
15.2 Heat Transfer Coefficients and Pressure Drops for Shell-and-Tube Heat Exchangers 319
15.3 Temperature Differences in Shell-and-Tube Heat Exchangers 324
15.4 Allocation of Fluids in Shell-and-Tube Heat Exchangers 329
15.5 Extended Surface Tubes 332
15.6 Retrofit of Heat Exchangers 333
15.7 Condensers 337
15.8 Reboilers and Vaporizers 342
15.9 Other Types of Heat Exchange Equipment 346
15.10 Fired Heaters 348
15.11 Heat Transfer Equipment – Summary 354
15.12 Exercises 354
References 356
Chapter 16 Heat Exchanger Networks II – Energy Targets 357
16.1 Composite Curves 357
16.2 The Heat Recovery Pinch 361
16.3 Threshold Problems 364
16.4 The Problem Table Algorithm 365
16.5 Nonglobal Minimum Temperature Differences 370
16.6 Process Constraints 370
16.7 Utility Selection 372
16.8 Furnaces 374
16.9 Cogeneration (Combined Heat and Power Generation) 376
16.10 Integration Of Heat Pumps 381
16.11 Heat Exchanger Network Energy Targets – Summary 383
16.12 Exercises 383
References 385
Chapter 17 Heat Exchanger Networks III – Capital and Total Cost Targets 387
17.1 Number of Heat Exchange Units 387
17.2 Heat Exchange Area Targets 388
17.3 Number-of-shells Target 392
17.4 Capital Cost Targets 393
17.5 Total Cost Targets 395
17.6 Heat Exchanger Network and Utilities Capital and Total Costs – Summary 395
17.7 Exercises 396
References 397
Chapter 18 Heat Exchanger Networks IV – Network Design 399
18.1 The Pinch Design Method 399
18.2 Design for Threshold Problems 404
18.3 Stream Splitting 405
18.4 Design for Multiple Pinches 408
18.5 Remaining Problem Analysis 411
18.6 Network Optimization 413
18.7 The Superstructure Approach to Heat Exchanger Network Design 416
18.8 Retrofit of Heat Exchanger Networks 419
18.9 Addition of New Heat Transfer Area in Retrofit 424
18.10 Heat Exchanger Network Design – Summary 425
18.11 Exercises 425
References 428
Chapter 19 Heat Exchanger Networks V – Stream Data 429
19.1 Process Changes for Heat Integration 429
19.2 The Trade-Offs Between Process Changes, Utility Selection, Energy Cost and Capital Cost 429
19.3 Data Extraction 430
19.4 Heat Exchanger Network Stream Data – Summary 437
19.5 Exercises 437
References 438
Chapter 20 Heat Integration of Reactors 439
20.1 The Heat Integration Characteristics of Reactors 439
20.2 Appropriate Placement of Reactors 441
20.3 Use of the Grand Composite Curve for Heat Integration of Reactors 442
20.4 Evolving Reactor Design to Improve Heat Integration 443
20.5 Heat Integration of Reactors – Summary 444
Reference 444
Chapter 21 Heat Integration of Distillation Columns 445
21.1 The Heat Integration Characteristics of Distillation 445
21.2 The Appropriate Placement of Distillation 445
21.3 Use of the Grand Composite Curve for Heat Integration of Distillation 446
21.4 Evolving the Design of Simple Distillation Columns to Improve Heat Integration 447
21.5 Heat Pumping in Distillation 449
21.6 Capital Cost Considerations 449
21.7 Heat Integration Characteristics of Distillation Sequences 450
21.8 Heat-integrated Distillation Sequences Based on the Optimization of a Superstructure 454
21.9 Heat Integration of Distillation Columns – Summary 455
21.10 Exercises 456
References 457
Chapter 22 Heat Integration of Evaporators and Dryers 459
22.1 The Heat Integration Characteristics of Evaporators 459
22.2 Appropriate Placement of Evaporators 459
22.3 Evolving Evaporator Design to Improve Heat Integration 459
22.4 The Heat Integration Characteristics of Dryers 459
22.5 Evolving Dryer Design to Improve Heat Integration 460
22.6 Heat Integration of Evaporators and Dryers – Summary 461
22.7 Exercises 462
References 463
Chapter 23 Steam Systems and Cogeneration 465
23.1 Boiler Feedwater Treatment 466
23.2 Steam Boilers 468
23.3 Steam Turbines 471
23.4 Gas Turbines 477
23.5 Steam System Configuration 482
23.6 Steam and Power Balances 484
23.7 Site Composite Curves 487
23.8 Cogeneration Targets 490
23.9 Optimization of Steam Levels 493
23.10 Site Power-to-heat Ratio 496
23.11 Optimizing Steam Systems 498
23.12 Steam Costs 502
23.13 Choice of Driver 506
23.14 Steam Systems and Cogeneration – Summary 507
23.15 Exercises 508
References 510
Chapter 24 Cooling and Refrigeration Systems 513
24.1 Cooling Systems 513
24.2 Recirculating Cooling Water Systems 513
24.3 Targeting Minimum Cooling Water Flowrate 516
24.4 Design of Cooling Water Networks 518
24.5 Retrofit of Cooling Water Systems 524
24.6 Refrigeration Cycles 526
24.7 Process Expanders 530
24.8 Choice of Refrigerant for Compression Refrigeration 532
24.9 Targeting Refrigeration Power for Compression Refrigeration 535
24.10 Heat Integration of Compression Refrigeration Processes 539
24.11 Mixed Refrigerants for Compression Refrigeration 542
24.12 Absorption Refrigeration 544
24.13 Indirect Refrigeration 546
24.14 Cooling Water and Refrigeration Systems – Summary 546
24.15 Exercises 547
References 549
Chapter 25 Environmental Design for Atmospheric Emissions 551
25.1 Atmospheric Pollution 551
25.2 Sources of Atmospheric Pollution 552
25.3 Control of Solid Particulate Emissions to Atmosphere 553
25.4 Control of VOC Emissions to Atmosphere 554
25.5 Control of Sulfur Emissions 565
25.6 Control of Oxides of Nitrogen Emissions 569
25.7 Control of Combustion Emissions 573
25.8 Atmospheric Dispersion 574
25.9 Environmental Design for Atmospheric Emissions – Summary 575
25.10 Exercises 576
References 579
Chapter 26 Water System Design 581
26.1 Aqueous Contamination 583
26.2 Primary Treatment Processes 585
26.3 Biological Treatment Processes 588
26.4 Tertiary Treatment Processes 591
26.5 Water Use 593
26.6 Targeting Maximum Water Reuse for Single Contaminants 594
26.7 Design for Maximum Water Reuse for Single Contaminants 596
26.8 Targeting and Design for Maximum Water Reuse Based on Optimization of a Superstructure 604
26.9 Process Changes for Reduced Water Consumption 606
26.10 Targeting Minimum Wastewater Treatment Flowrate for Single Contaminants 607
26.11 Design for Minimum Wastewater Treatment Flowrate for Single Contaminants 610
26.12 Regeneration of Wastewater 613
26.13 Targeting and Design for Effluent Treatment and Regeneration Based on Optimization of a Superstructure 616
26.14 Data Extraction 617
26.15 Water System Design – Summary 620
26.16 Exercises 620
References 623
Chapter 27 Inherent Safety 625
27.1 Fire 625
27.2 Explosion 626
27.3 Toxic Release 627
27.4 Intensification of Hazardous Materials 628
27.5 Attenuation of Hazardous Materials 630
27.6 Quantitative Measures of Inherent Safety 631
27.7 Inherent Safety – Summary 632
27.8 Exercises 632
References 633
Chapter 28 Clean Process Technology 635
28.1 Sources of Waste from Chemical Production 635
28.2 Clean Process Technology for Chemical Reactors 636
28.3 Clean Process Technology for Separation and Recycle Systems 637
28.4 Clean Process Technology for Process Operations 642
28.5 Clean Process Technology for Utility Systems 643
28.6 Trading off Clean Process Technology Options 644
28.7 Life Cycle Analysis 645
28.8 Clean Process Technology – Summary 646
28.9 Exercises 646
References 647
Chapter 29 Overall Strategy for Chemical Process Design and Integration
29.1 Objectives 649
29.2 The Hierarchy 649
29.3 The Final Design 651
Appendix A Annualization of Capital Cost 653
Appendix B Gas Compression 655
B.1 Reciprocating Compressors 655
B.2 Centrifugal Compressors 658
B.3 Staged Compression 659
Appendix C Heat Transfer Coefficients and Pressure Drop in Shell-and-tube Heat Exchangers 661
C.1 Pressure Drop and Heat Transfer Correlations for the Tube-Side 661
C.2 Pressure Drop and Heat Transfer Correlations for the Shell-Side 662
References 666
Appendix D The Maximum Thermal Effectiveness for 1–2 Shell-and-tube Heat Exchangers 667
Appendix E Expression for the Minimum Number of 1–2 Shell-and-tube Heat Exchangers for a Given Unit 669
Appendix F Algorithm for the Heat Exchanger Network Area Target 671
Appendix G Algorithm for the Heat Exchanger Network Number of Shells Target 673
G.1 Minimum Area Target for Networks of 1–2 Shells 674
References 677
Appendix H Algorithm for Heat Exchanger Network Capital Cost Targets 677