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OPERACIONES UNITARIAS IIPROF. DEBORA NABARLATZ

TALLER III: Operaciones por etapas y en contacto continuo 

1)  Se absorberá NH3 de aire a 68ºF a presión atmosférica en una torre rellena en

contracorriente utilizando agua como absorbente. Se usará un flujo de gas a la entrada

de 1540 ft 3/h y un caudal de agua, libre de amoníaco, de 75 lb/h.

a)  Si la concentración de NH3 debe reducirse de 3.52 a 1.29% en volumen,

determinar la relación (Ls/Gs) real/(Ls/Gs)mínimo. Los datos de equilibrio para

el sistema a 68ºF y 1 atm son los siguientes:

X, lbmol NH3/lbmol H2O 0.0164 0.0252 0.0349 0.0455 0.0722

Y, lbmol NH3/lbmol aire 0.021 0.032 0.042 0.053 0.08

Ahora se pretende realizar la misma absorción pero en cocorriente y utilizando unacorriente de agua equivalente a 1.37 veces el caudal mínimo. Determinar:

b)  (Ls/Gs)mínimo

c)  El caudal de agua de operación.

d)  La concentración de NH3 en el agua de salida de la torre.

2)  La adsorción de equilibrio de un vapor de benceno en carbón activado a 33ºC es:

cm3 de vapor

adsorbido

15 25 40 50 65 80 90 100

Presión parcial de

benceno (mm Hg)

0.001 0.0045 0.0251 0.115 0.251 1 2.81 7.82

Donde los cm3 de vapor adsorbido indican los cm3 de vapor de benceno adsorbido,

medidos en CNPT, por gramo de carbón.

a)  Se pasará una mezcla de nitrógeno-benceno en contracorriente, conteniendo un

1% de benceno en volumen a una velocidad de 100 ft 3/min, en contacto con una

corriente móvil de carbón activado, para eliminar en un proceso continuo el 95%

del benceno en el gas. El carbón entrante contiene 15 cm3 de vapor de benceno

(medidos en CNPT) adsorbidos por gramo de carbón. La temperatura y la presión

se mantienen a 33ºC y 1 atm. El nitrógeno no se adsorbe. ¿Cuál es la menorcantidad de carbón a usar por hora? Si se usa el doble, cuál será la concentración

de benceno adsorbido en el carbón saliente?

b)  Repetir los cálculos para flujo en paralelo del gas y el carbón.

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3)  Se desea extraer el H2S contenido en un gas absorbiéndolo con agua a 297 K. El caudal de

gas a tratar es de 3000 kg/h con un contenido inicial de H2S del 2% en peso y será

depurado hasta un contenido del 0.1% en peso de H2S. El agua que entra se encuentra

inicialmente libre de H2S. A los efectos de evaluar sus propiedades, considere el gas como

aire.Se halló que la línea de equilibrio para el sistema responde a la ecuación Y = 0.67 X,

siendo X y Y relaciones molares.

El gas sale del absorbedor A con una relación molar de 0.009 y maneja un caudal de agua

de 1.4 veces el caudal mínimo. Calcular:

a)  El caudal de agua necesario (Ls)

b)  La concentración de H2S en el agua de salida de cada torre.

Considere el arreglo de la figura:

4) 

La siguiente tabla indica las relaciones en el equilibrio, donde se muestra la presiónparcial en el equilibrio de vapor de agua en contacto con cierta sílica gel en la cual se

adsorbe agua a 25 ºC:

Presión parcial de vapor deagua en el aire [mm Hg]

0 2.14 4.74 7.13 9.05 10.9 12.6 14.3 16.7

lbm de agua/ 100 lbm gelseco

0 5 10 15 20 25 30 35 40

a- 

Grafique los datos de equilibrio como  p vs x   (presión parcial de vapor de aguaversus fracción en peso de agua en el gel)

b-  Grafique los datos de equilibrio como X vs Y a una P= 1 atm (X= moles de

agua/masa seca gel, Y=moles vapor agua/moles aire seco).

c-  10 lbm de sílica gel que contienen 5 % en peso de agua adsorbida se colocan en

una corriente de aire en movimiento que contiene una presión parcial de vapor de

agua = 12 mm Hg. La presión total es 1 atm y 25 ºC. Cuando se alcanza el

equilibrio, calcular la masa adicional adsorbida por la sílica gel, teniendo en cuenta

Y1A

Y2A

Y2B

X2B

A B

Y1B

X2A

X1A X1B

Ls

LsBLsA

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que el aire no se adsorbe.

d-  1 lbm de sílica gel que contiene 5 % en peso de agua adsorbida se coloca en un

tanque en el cual hay 400 ft 3 de aire húmedo con una presión parcial de agua de 15

mm Hg. En el equilibrio, la presión total es 1 atm y T= 25 ºC. Calcular la humedad

del aire y del gel además de la masa de agua adsorbida por la gel.

e- 

1 lbm de sílica gel que contiene 18% de agua adsorbida se coloca en un tanque decontiene 500 ft 3 de aire seco. La temperatura y la presión se mantuvieron a 25 ºC y

1 atm. Calcule el contenido final de humedad en el equilibrio del aire y del gel.