ABSORCIÓNLos absorbedores se utilizan en aplicaciones de control decontaminación del aire los cuales utilizan líquidos de lavado acuoso paraeliminar los gases y vapores.

• Además el uso de absorbentes ha aumentado desde 1990 debido alaumento de las preocupaciones acerca de los contaminantesgaseosos, que están clasificados como tóxicos del aire o volátilesorgánicos compuestos (COV).

• Igualmente los sistemas autónomos, absorbedores son confrecuencia utilizados aguas abajo de los incineradores térmicos ycatalíticos para eliminar los gases ácidos generados a partir de lacombustión que contiene azufre y/o compuestos halogenadospresentes en la alimentación del incinerador.

ABSORCION KATHERINE TORO

LAURA MEDINA

LAURA VARGAS

MARCELA MUÑOZ

DANIEL RUIZ

TIPOS DE ABSORBENTES Absorbentes torres de aspersión

Torres de aspersión son los dispositivos mássimples y utilizados para la absorción de gas.

• Se componen de un vaso abierto y uno o másconjuntos de boquillas de pulverización delíquidos para distribuir el líquido de lavado(absorbente).

• Típicamente, el flujo es a contracorriente, conla corriente de gas contaminada que entra enla parte inferior de la torre y que fluye haciaarriba, mientras que el líquido entra en laparte superior y fluye hacia abajo.

LOS SISTEMAS DE ABSORCIÓN DE LECHO

EMPACADOAbsorbedores de lecho empacado son los absorbentes máscomunes utilizados para la extracción de gas.

El líquido de absorción se dispersa sobre el material deembalaje, que proporciona una gran superficie de contactogas-líquido donde los lechos de relleno se clasifican según ladirección relativa del flujo de gas a líquido.

La corriente de gas entra en el parte inferiorde la torre y fluye hacia arriba a través delmaterial de embalaje y la salida desde laparte superior después de pasar a través deun separador de gotas.

Figura 5-4. Diagrama de flujo del lavador de flujo cruzado

Costo: Envases de plástico son generalmente más baratos que los de metal, con cerámica siendo el más caro.

Baja caída de presión: La caída de presión es una función del volumen de vacío el espacio en una torre cuando se llena con el embalaje. En general, cuanto mayor es el tamaño del embalaje, más pequeña es la caída de presión.

Resistencia a la corrosión: Cerámica o porcelana embalaje es de uso general en un ambiente muy corrosivo.

Resistencia estructural: El embalaje debe ser lo suficientemente fuerte como para soportar cargas normales durante la instalación, el servicio, la manipulación física y fluctuaciones térmicas.

Peso: El embalaje pesado puede requerir materiales de apoyo adicionales o una construcción de la torre mas pesada

Los plásticos son mucho más ligeros que la cerámica o envases de metal.

Flexibilidad de diseño: La eficiencia de un depurador cambia a medida que el líquido y caudales de gas son variadas. El material de embalaje debe ser capaz de manejar el proceso y cambiar sin afectar sustancialmente la eficiencia de remoción.

Para seleccionar el material de embalaje se tienen en cuenta las siguientes consideraciones:

1

2

4

3

5

6

Un absorbedor de bandeja de la torre es una columnavertical con una o más bandejas montadohorizontalmente en el interior para el contacto gas-líquido.

La corriente de gas entra en la parte inferior y fluye haciaarriba, pasando a través de aberturas en las bandejas.

Líquido entra en la parte superior de la torre, y viaja através de cada bandeja y luego a través de un tubo dedescenso a la bandeja de abajo hasta que alcanza laparte inferior de la torre.

Figura 5-7. bandeja de burbujeo.

Los absorbedores Venturi se utilizan sobre todocuando hay una necesidad de forma simultánea paraeliminar las partículas y absorber los contaminantesgaseosos.

Los absorbedores de eyector se utilizanprincipalmente en sistemas de pequeña escala, dondees poco rentable proporcionar un ventilador para elmovimiento del gas.

La corriente de gas fluye a través del absorbedorsimplemente por la aspiración (succión) efecto de lacorriente de líquido del eyector de alta velocidad.

Figura 5-9. Absorbedor Venturi.

Se utilizan a menudo en serie como semuestra en la figura 5-10,donde tresabsorbedores de expulsión son seguidospor un Absorbedor de lechoempaquetado.

Figura 5-10. Absorbedor de eyector.

El gas cargado de disolvente se introduce cercade la parte superior del primer absorbedor deeyector y pasa a través de los tubos deexpulsión restantes en serie, y, finalmente,entra en el absorbedor-torre de relleno para elpulido final.

El gas tratado desde la parte superior del absorbedor de lecho empaquetado se emite a la atmósfera.

El líquido se introduce en el lecho de relleno y luego pasa del eyector al eyector en una dirección opuesta a la del flujo de gas.

Este arreglo de contra flujo total causa que el líquido quede más concentrado y este se pone en contacto con el gas más concentrado en el primer eyector y el líquido fresco que se pone en

contacto con el gas de menor concentración en el lecho de relleno.

El líquido "de producto" se elimina del sistema de la primera etapa de absorción de eyector.

El líquido se añade a cada eyector a través de una boquilla de pulverización de funcionamiento a alta presión a más de 80 psig dirigido a la sección de la garganta del eyector.

Esto crea un efecto de aspiración que tira de la corriente de gas a través de cada recipiente y se elimina la necesidad de un ventilador o soplador para mover la corriente de gas.

Los aerosoles de alta presión también forman muy pequeñas gotitas de líquido que proporcionan una gran área interfacial de gas-líquido para la absorción de gases.

Son sistemas de biofiltración que utilizanmicroorganismos aerobios en un lecho relleno paraconsumir compuestos orgánicos.

Los microorganismos están presentes en una capaporosa fina sobre un embalaje de apoyo compuesto porresiduos de tierra, compost, turba o de vegetación.

Un diagrama de flujo simplificado de un sistema debiofiltración se muestra en la figura 5-11.

Figura 5-11. sistema.5 oxidación biológica

• La corriente de gas de entrada debe ser humidificada, a aproximadamente 95% de humedad relativa con el fin deevitar el secado de la cama y matar a los microorganismos.

• El agua puede ser rociada sobre la parte superior de la cama con el fin de mantener los niveles de humedad totalequivalente al 40% a un 60% del total peso.

• Una parte de esta agua se drena de la cama y se recircula para minimizar los requerimientos de agua de relleno yreducir la cantidad de descarga de aguas residuales.

• La temperatura del lecho debe mantenerse entre aproximadamente 68 ° F y 105 ° F (20 ° C y 40 ° C)

Los galones del zig-zag son simplemente deflectores que fuerzan elgas a girar bruscamente varias veces al pasar por el separador degotas.

Figura 5-12. Chevron separador de gotas

Las gotas de agua se acumulan en las palas del galón y se unen en gotas más grandes que caen hacia abajo en el absorbedor.

Separadores de gotas de Chevron se limitan generalmente a velocidades de gas de menos de aproximadamente 20 pies / seg (6 m/ seg).

Figura 5-13. Radial-paleta de gotasFigura 5-14. malla-cojin eliminador de gotas.

Los separadores de gotas radiales de paletas, que se muestra en la figura 5-13La corriente de gas de gotitas cargadas se fuerza a través de un conjunto de

paletas girando en la parte superior del recipiente de absorción.La impactación de gotitas se produce en las paletas como la corriente de gas

se vuelve a pasar a través del eliminador de neblina.

La malla de almohadillas se forman a partir de fibras de metal o de plástico tejidas o entrelazadas al azar que sirven como dianas de

impactación.Las almohadillas pueden ser de hasta 6 pulgadas de espesor. Al igual que con los cheurones, hay una velocidad de gas máximo por encima

del cual es posible re arrastre.

Los componentes comunes a la mayoría de sistemas de absorción

Las bombas centrífugas se utilizan comúnmente para sistemas de absorción.

En estas bombas, el líquido entra axialmente y se acelera por la rotación delimpulsor. A medida que el líquido sale del impulsor radialmente, la velocidad dellíquido disminuye y la presión aumenta.

El sistema de tuberías en general, consiste en un número de componentes,incluyendo el tubo de succión, filtro, válvula de retención del lado de succión, y laválvula de control de descarga.

El filtro se utiliza para la eliminación de pequeños trozos de metal y otroscontaminantes que pueden quedar atrapados en la corriente de líquido. La válvulade retención del lado de succión se usa para reducir el riesgo de infiltración de aireen la tubería del lado de succión durante una interrupción del sistema. La válvula dedescarga se utiliza para ajustar el flujo de líquido de la bomba.

Instrumentación

Los instrumentos se utilizan en todo el sistema deabsorción para proteger los componentes y para supervisarel rendimiento. Una lista parcial de los parámetros ypuntos de control comunes para la mayoría de los sistemasincluyen los siguientes:

Temperatura del gas• entrada del absorbedor• salida del absorbedor

Líquido Velocidad de Flujo• Corriente de líquido de recirculación• Corriente de líquido de purga

Presión líquida• Descarga de la bomba de recirculación

• Cabeceras de distribución de líquidos absorbentes

PH líquido• Depósito de líquido de recirculación• Corriente de líquido de recirculación

Estática Caída de Presión• Unidad de absorción• Eliminador de neblina

El medidor de temperatura de entrada del absorbedor se utiliza paradetectar la temperatura de la gasolina que puedan menoscabar laeficiencia de absorción y podría dañar el sistema de absorción.

Muchos absorbedores se construyen de plásticos reforzados confibra de vidrio (FRP) o tienen revestimientos resistentes a lacorrosión que tienen límites de temperatura máxima que van desde200 ° F a 400 ° F (90 ° C a 200 ° C). En el caso de alta temperaturadel gas de entrada, sistemas de descarga de emergencia puedenincluirse para proteger el sistema durante una parada deemergencia.

BOMBAS Y SISTEMAS DE TUBERÍAS

5.2 Principios de funcionamientoEl propósito de esta sección es introducir variables importantes que influyen en la eficiencia de contaminantes gaseosos de eliminación de absorbentes. Estos principios son válidas para esencialmente todos los tipos de absorbedores discutidos previamente.Mecanismos de absorciónTeoría de la doble película Toda resistencia a la transferencia de masa se supone que está asociado con una película de gas delgada y una película líquida delgadainmediatamente adyacente a la interfaz de gas-líquido. El contaminante gaseoso, componente A, con fracción molar yA, se transporta por acciónde mezcla turbulenta para el límite de la película de gas. El contaminante se difunde a través de la película de gas a la interfaz donde la fracciónmolar es Yai. La interfaz se supone que esta en equilibrio y la fracción molar en la interface líquido es Xai. Desde la interfaz, el componente Acontinuación, se difunde a través de la película de líquido para el líquido a granel, donde la fracción molar es xA.La discontinuidad entre Yai y Xai se debe a la diferencia de composición entre el gas y el líquido.

Figura 5-15. La teoría de la doble película de absorción.

Cuando la fracción molar de A en el líquido alcanza su límite de saturación, las tasas detransferencia de masa son iguales en ambas direcciones. Las dos fases están en equilibrio yla no eliminación del contaminante adicional es posible. En consecuencia, es importantediseñar y operar absorbedores de modo que no se alcanzan condiciones de saturación. Haydos maneras de lograr este objetivo.

• Proporcionar líquido suficiente para que los contaminantes disueltos no lleguen a su límite de solubilidad.

• Reaccionar químicamente los contaminantes disueltos de manera que no pueden volver a la fase de gas.

SOLUBILIDADLa solubilidad de un gas en un líquido es una función de latemperatura y la presión parcial del contaminante en la fase degas.

La presión total en fase gaseosa también puede influir en lasolubilidad, pero esto no es una variable importante enabsorbentes utilizados para el control de la contaminación delaire, ya que funcionan cerca de la presión atmosférica.

Los datos de solubilidad para el sistema de amoníaco-agua sepresentan en la Tabla 5-1 como una función de la temperatura.

Concentración de amoníaco en la fase de gas se expresa comopresión parcial en unidades de mm Hg, mientras que laconcentración de amoníaco en fase líquida se expresa en peso deNH3 por 100 pesos de H2O.

Figura 5-16 ilustra la dependencia de la temperatura del proceso de absorción. En una fracción constante molar de soluto en el gas (y), la fracción molar de SO2 en el líquido (x) aumenta a medida que la temperatura del líquido disminuye.

Tabla 5-1. Equilibrio de presión parcial de amoníaco sobre las soluciones acuosas, mmHg.

Figura 5-16. Sistema de NH3-agua.

LEY DE HENRYBajo ciertas condiciones, la relación entre la concentración de la fase gas y la concentración de fase líquida del contaminante en el equilibrio se puede expresar por la Ley de Henry.

ecu. (5-1) Dónde:PA = presión parcial del contaminante en fase gas en equilibrioHp = Ley de Henry constante cuando la concentración de gas se expresa en la presión parcialxA = fracción molar de contaminantes disueltos en la fase líquida en equilibrio

La ley de Henry se puede escribir en una forma alternativa que es consistente con los datos de la figura 5-17 dividiendo ambos lados de la ecuación 5-1 por lapresión total, P, del sistema. El lado izquierdo de la ecuación se convierte en la presión parcial dividido por la presión total, que es igual a la fracción molar en lafase de gas, Ya. El nuevo valor de la constante de Henry Hy es simplemente el valor antiguo Hp dividido por la presión total P. Es importante para expresar lasconcentraciones de contaminantes en fracción molar como se indica en la Ecuación 5-2.

Dónde:yA = fracción molar del contaminante en la fase gaseosa en equilibrio constante de la ley de Henry Hy = cuando la concentración de gas se expresa en fracción molarxA = fracción molar de contaminantes disueltos en la fase líquida a equilibrio(Nota: H es ahora dependiente de la presión total.)

El método más común de analizar los datos desolubilidad es utilizar un diagrama de equilibrio.Este es un gráfico de la fracción molar de soluto(contaminante) en la fase líquida, denotada como x,frente a la fracción molar de soluto en la fase gas, que sedenota como y. Los datos de equilibrio para el sistemaNH3-H2O dada en la Tabla 5- 1 se representangráficamente en la Figura 5-16 a 0 ° C, 20 ° C y 40 ° C.

Figura 5-16 ilustra la dependencia de la temperatura del proceso de absorción. En una fracción constante molar de soluto en el gas (y), la fracción molar de SO2 en el líquido (x) aumenta a

medida que la temperatura del líquido disminuye.

Problema 5-1Utilizar los datos de NH3-H2O en la Tabla 5-1 para mostrar que la ley de Henry es válida a bajas concentraciones de NH3 y calcular Hp y Hy a 20º C en este rango de baja concentración. Solución:

Paso 1. De la ecuación 5-1, Hp = PA / xA. Los datos de concentración de masa de la figura 5-1 se deben convertir a xA, la fracción molar de NH3 en el líquido.

xA = (moles A) / (moles A + moles H2O)= (MA / MA) / [(mA / MA) + (mH2O / MH2O)]

Utilice la primera entrada de datos de la Tabla 5-1 como un ejemplo:mA = 20, mH2O = 100, MA = 17, y = 18 MH2OxA = (20/17) / [(20/17) + (100/18)] = 0,175

Paso 2. La conversión de los datos de concentración de masa restante de la misma manera conduce a la siguiente tabla de xA - PA – Hp

Pues bien, de examinar los valores de Hp que la Ley de Henry no es válida en todo el rango de concentración. Sin embargo, esto no es sorprendente, ya que la ley de Henry se sabe que es válido sólo a concentraciones bajas. Los últimos tres entradas, para xA menos de 0,0301, son efectivamente constante a un valor promedio de Hp = 587. Este valor puede aceptarse que sea aproximadamente correcta en bajas concentraciones.

• Paso 3. Al derivar la ecuación 5-2:Hy = Hp / PHy = 587/760Hy = 0,772

Los valores finales con unidades son:Hp = 587 mm Hg / fracción molar de NH3 en forma líquida

Hy = 0,772 fracción molar NH3 en / fracción molar del gas NH3 en líquido

5.3 CAPACIDAD Y DIMENSIONAMIENTO

Esta sección se refiere a la evaluación de nuevos sistemas de absorción. Los temas principales son: (1) la capacidad delsistema de lavado para lograr eficiente eliminación de contaminantes gaseosos y (2) la adecuación del separador deneblina para eliminar las gotas arrastradas.

Capacidad de remoción de contaminantes gaseosos

Hay dos enfoques generales para la evaluación de la capacidad de un

sistema de absorción: (1) las evaluaciones empíricas sobre la base de

unidades instaladas previamente en fuentes similares y (2) pruebas a escala

piloto.

CAPACIDAD DE UN SISTEMA DE ABSORCIÓN

Los fabricantes desistemas de absorcióntienen bases de datosque describen eldesempeño de estossistemas y los tiposcomunes de embalaje.

Estos datosproporcionan unpunto de partida paradeterminar si elsistema de absorciónserá capaz de cumplircon los requisitos decomportamientoespecificados por elcomprador.

La informaciónespecifica del sitiose considera juntocon los datoshistóricos derendimiento paradeterminar si unsistema deabsorción seriaapropiado.

EVALUACIONES EMPÍRICAS:

Los datos específicos más importantes del sitio a tener en cuenta se enumeran acontinuación:

• Tasas de flujo del gas (media y máxima)

• Tipos de gases contaminantes presentes

• Las concentraciones de los contaminantes gaseosos

• Los requisitos de eficiencia de remoción

• Preparar la disponibilidad de agua

• Limitaciones de flujo de líquido de purga

• La temperatura de entrada del gas (media y máxima)

• Cargas de material particulado

• Horario de funcionamiento

1

• Los datos empíricos a partir deinstalaciones anteriores han sidoincorporados en modelos detransferencia de masa, los cualescalculan:

• (1) las relaciones líquido-gasrequeridas a las temperaturas degas mínimo y promedio

• (2) el número de camas obandejas necesarios para laeficiencia de eliminaciónrequerida

• (3) el diámetro del sistema deabsorción, basado en la relaciónde líquido a gas y la máxima tasade flujo de gas.

2

• La ventaja del enfoquedel modelo de tasaempírica/masa detrasferencia, es que lamayoría de losfabricantes tienen unaextensa base de datossobre la transferenciade masa y la capacidadde rendimiento totalde los sistemas deabsorción paraaplicaciones similares.

3

• La principaldesventaja de esteenfoque es que de vezen cuando los datosproporcionados a losfabricantes pueden serinexactos oincompletos.

PRUEBAS A ESCALA PILOTO:

Estas pruebas de rendimiento a escalapiloto pueden llevarse a cabo cuando hayincertidumbre relativa a la aplicabilidad deun sistema de absorción o cuando esnecesario conocer el tamaño de un sistemade absorción.

La ventaja principal de las pruebas aescala piloto es que el rendimiento de unsistema de absorción se puede evaluar enla corriente de gas actual. Los problemasespecíficos del lugar, se pueden tener encuenta.

La principal desventaja es que laspruebas a escala piloto son laboriosas ycaras. Además estas pruebas indican unaeficiencia mayor que las que pueden seralcanzadas por el sistema a gran escala.

DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ABSORCIÓN

RELACIÓN LÍQUIDO-GAS

La relación de líquido a gas esimportante por dos razones: (1) debehaber suficiente líquido para evitar elequilibrio de transferencia de masa y (2)debe haber buen contacto gas-líquido enel sistema. Las combinaciones defactores que influencian el contacto gas-líquido se conocen a veces como factoreshidráulicos.

Una estimación de la relación mínimarequerida (L/G) se puede obtener basada en losdatos de solubilidad del contaminante y lainformación de balance de masa.

Y1= concentración a la entrada del gas contaminante.Y2= concentración a la salida de contaminante.X2= composición del líquido dentro del sistema (si la entrada de liquido no contienecontaminante X2=0)Gm= caudal total del gas molar (gm moles/hr)Lm= caudal total de líquido molar (gm moles/hr)

FACTOR DE ABSORCIÓN: : Es la relación entre la línea de equilibrio y la línea de

funcionamiento real.

BALANCE DE MATERIALES:

La pendiente de la línea A-B

representa las condiciones

de funcionamiento a caudal

mínimo.

La pendiente de la línea A-C

representa las condiciones

de funcionamiento a caudal

actual.

DIAGRAMA DE EQUILIBRIO

La concentración de gas

contaminante a la entrada

(Y1) está en equilibrio con

el líquido de salida de

concentración de

contaminantes, designado

como Xmax.

Altura y diámetro del sistema de absorción

Diámetro del sistema de absorción

El diámetro y la altura de la cama(s)pueden ser estimados para sistemas deabsorción de torre-embalaje. El puntode partida en estos cálculos es larelación gas-líquido ajustada.

El parámetro principal que afecta eldiámetro de una columna de embalajees la velocidad del gas a la cual lasgotas de líquido se arrastran en lacorriente de gas que sale.

Un procedimiento común y relativamente simple para estimar la velocidad de inundación es utilizar unas inundaciones generalizadas y la caída de presión de correlación como se muestra en la correlación de Sherwood.

La correlación se basa en las propiedades físicas del gas y corrientes líquidas y de las características de la torre de embalaje.

ESTIMAR VELOCIDAD DE INUNDACIÓN POR CORRELACIÓN DE SHERWOOD

Para el lavador en el problema 5-2, determinar el diámetro de la torre de lecho fijo si el operativocaudal de líquido es 1,5 veces el mínimo. La velocidad del gas debería ser no mayor que 75% dela velocidad de inundación, y el material de embalaje es twoinch ceramic Intalox™ saddles.

DATOS: L = velocidad másica de la corriente líquida, lb / pie2 segundoG = velocidad másica de la corriente de gas, lb / pie2 segundoG= 3540 g mole/minL= 3670 g mole/min

Solución:

1. Convertir flujo molar de gas para un flujo de masa, suponiendo que el gas a ser aire que tiene unpeso molecular de 29 g / g mol (aire).

G= (3540 g mole/min) (29 g/g mole)= (102,700 g/min) (1 lbm/454 g) = 226 lbm/min

L= (3670 g mole/min) (18 g/g mole)= (66060 g/min) (1 lbm/454 g) = 146 lbm/min

Las densidades de aire y agua a 293 K son los siguientes:ρl = 62.4 lbm/ft3ρg = 0.074 lbm/ft38para un gas ideal)

Calcular la abscisa utilizando la Ecuación 5-12.

PASO 1. CALCULAR EL VALOR DE LA ABSCISA EN LAFIGURA 5-23.

Paso 2. Determinar la ordenada en la figura 5-23 enuna abscisa de 0,0222

la ordenada es 0,1.

Paso 3.Calcular el caudal de gas por unidad de áreaen las inundaciones mediante la ecuación 5-13.

Para el agua a 293 K, φ = 1,0, y la viscosidad es igual a 1 cP. A partir de la Tabla 5-2, para trozos de cerámica Intalox ™ de dos pulgadas:Fp = 40 ft2 /ft3 gc = 32.2 ft lbm/lbf sec2

G* = 0.61lbm/ft2 sec at flooding

Paso 4. Calcular la velocidad de flujo real de gas por unidad de área

Gop = 0.75 (0.61) = 0.457 lbm/ft2 sec

Paso 5. Calcular el diámetro de la torre

tasa de flujo de gas = área de la torre / Gop

Tower diámetro = 1.13 *A*0.5 = 1.13(8.24)0.5 = 3.24 ft

El nuevo valor de la ordenada en base a la tasa real de flujo de masa es:

Utilice el valor de la abscisa original de 0,0222 y la estimación:ΔP ≈ 1 en altura W.C./ft embalado

ALTURA DEL ABSORVEDOR EN LA TORRE DE ABSORCIÓN

Problema 5-4Continuar problemas 5-2 a 5-3 mediante la estimación de la altura requeridaembalado. En Para el cálculo de HOG, utilice la correlación de anillos Raschig de 1,5pulgadas en la figura 5-24 como un sustituto de twoinch ceramic Intalox™ saddles.2 pulgadas especificadas en los anteriores ejemplos.

DATOS

m = 0.772 mole NH3 in air/mole NH3 in water G = 226 lbm/minL = 146 lbm/min X2 = 0 (no recircula liquido) Y1 = 0.03 Y2 = 0.003

Paso 1. Convertir la masa de caudales molares.

Gm = (226 lbm/min) (lb mole/29 lbm) = 7.79 lb mole/min

Lm = (146 lbm/min) (lb mole/18 lbm) = 8.11 lb mole/min

Paso 2. Calcular el REGISTRO de la Ecuación 5-21.Dónde: Y1 =relación en moles de contaminante a Libre de Contaminantes gas que entra en el absorbedorm = pendiente de la línea de equilibrio (= constante de la ley de Henry)X2 = relación en moles de contaminante a Libre de Contaminantes líquida entrar en el absorbedorY2 = relación en moles de contaminante a Libre de Contaminantes gas que sale el absorbedorG = tasa de flujo molar de gas (lb mol / h)Lm = velocidad de flujo molar de líquido (lb mol / hr)

Paso 3. Obtener HOG a partir de la figura

5-24.

L’= (146 lbm/min) (60 min/hr) (1/5.84 ft2) = 1500 lbm/hr ft2 HOG = 1.6 ft

Paso 4. La altura total es de embalse:

Z = (HOG)(NOG) = (1.6 ft) (4.65) = 7.44 ftPérdida de carga total:ΔPtot = (1 in. W.C./ft) (7.44 ft) ≈ 7.44 in W.C.

BANDEJAS-TORRE DIÁMETRO DEL ABSORBEDOR Y ALTURA

En un absorbedor de bandeja dela torre, el líquido entra en laparte superior de la torre, pasapor encima de la parte superiorde la bandeja, y luego haciaabajo sobre cada bandejainferior hasta que llegue al fondo

Problema 5-5

Para las condiciones descritas en el problema 5-2, determinar el mínimo aceptable

si el diámetro del lavador es una burbuja-cap-bandeja de la torre de absorción.

Las bandejas se espaciadas 0,53 m (21 pulg.) de distancia. Use un líquido de densidadde 1,030 kg / m3.

Solución de Problema 5-2:

De la Tabla 5-3 para una bandeja de burbujeo:

De la Tabla 5-3 para una bandeja de burbujeo:

Ψ = 0.0162 m0.25 • hr0.50/kg0.25

Antes de la Ecuación 5-22 se puede utilizar, Q debe ser convertido a m3/horaQ = (85.0 m3 /min)(60 min/hr) = 5100 m3 /hr

Paso 1. Sustituir estos valores en la ecuación 5-22 para obtener el mínimo diámetro.

d = ψ(Q ρ ) g 0.5d = (0.0162)[5100 (1.21)0.5] 0.5 = 1.21 m

Paso 2. Corregir el diámetro para una separación de la bandeja de 0,53 m.

A partir de la figura 5-27, leer un factor de corrección de 1,06.Por lo tanto, el diámetro mínimo es:

d = 1.21 (1.06) = 1.28 m (4.20 ft)

Determinación gráfica del número de bandejas teóricas.

Cuando tanto las líneas de equilibrio y deoperación son rectas, el número de bandejasideales se puede calcular analíticamente utilizandola ecuación 5-24. Hay que tener en cuenta que laecuación 5-24 es similar pero no idéntica a laEcuación 5-21 para el cálculo de la NOG de unatorre de relleno.

Esta ecuación se utiliza para predecir el número de platosteóricos necesarios para lograr una eficiencia de eliminacióndada.Las condiciones de utilización de una bandeja teórica asumenque las corrientes de gas y líquido que sale de la placa están enequilibrio el uno con el otro. Esta condición ideal nunca seconsigue en la práctica. Un mayor número de bandejas reales serequieren para compensar esta disminución de la eficiencia de labandeja.

TIPOS DE EFICIENCIAS REALES. Se han propuesto tres tipos de eficiencias para corregir el

hecho de que el equilibrio ideal no es en realidad el que selogra:

(1) la eficiencia global, que es aplicada por igual a todas lasbandejas dentro de la columna; (2) la eficiencia Murphree, quepuede variar de bandeja a bandeja; y (3) la eficiencia local, quese refiere a una ubicación específica en una bandeja.

Si bien los métodos para estimar las eficiencias Murphree ylocales están disponibles, los métodos son complejos y son decuestionable confiabilidad.

Para los presentes fines, la eficiencia global, que es la relacióndel número de bandejas teóricas al número real de lasbandejas, es satisfactoria. Los valores de la eficiencia global sebasan en la experiencia de funcionamiento con los sistemasque son similares al sistema de interés actual.

Problema 5-6.Calcular el número de platos teóricos necesariospara el amortiguador de NH 3 considerados en losproblemas de ejemplo anteriores. Estimar la alturatotal del absorbedor si las bandejas estánespaciadas a intervalos de 0,53 m, y asumir unaeficiencia general de bandejas de 40%.Solución:Del problema 5-5 y los ejemplos anteriores, se obtuvieron los resultados siguientes.Y1= 0,03 Y2= 0,003 X2= 0 Lm= 3680 g mol H 2 O / min Gm= 3540 g mol / min de aire m= Hy= 0,772.Paso 1. El número de platos teóricos de la Ecuación 5-24 es:

Pasó 2. Si se asume que la eficiencia global de placa es 40%, el número real de bandejas es:

Placas reales = 4,1 / 0,40 ≈ 10.3 bandejas

Paso 3. La altura de la torre está dada por:

Z = Np × separación de bandejas + altura de la cima

La altura máxima es la distancia sobre la placa superior que permite que la mezcla gas-vapor se separe.

Esta distancia (a veces denominado el francobordo) es por lo general el mismo que el espaciamiento de bandeja.

Z = 10,3 bandejas (0,53 m / bandeja) + 0.53 m

Z = 6,0 metros (17,2 pies)

EVALUACIÓN ELIMINADORA DE NIEBLA. Hay límites a la velocidad del gas a través del separador

de gotas, ya que, en altas velocidades de gas, el líquidopuede ser forzado hacia el borde de salida deleliminador de neblina y arrastrar elementos en lacorriente de gas. Directrices generales relativas a lavelocidad máxima se presentan en la siguiente tabla.

La velocidad máxima real que se aplica al tipo específicode eliminador de niebla debe determinarse a partir de lahoja de especificaciones de los fabricantes. Estos datospueden utilizarse para confirmar que el eliminador deniebla esté situado en un área en la que la velocidad delgas está por debajo del nivel máximo.

La velocidad promedio del gas a través del separador degotas se puede calcular simplemente dividiendo el gasreal velocidad de flujo por el área abierta del eliminadorde neblina, como se muestra en la Ecuación 5-25.

Eliminador de tipo neblina. Orientación Velocidad máxima del Gas

(ft / sec)

Zigzag Horizontal 15-20

Zigzag Vertical 12-15

Cojín de malla Horizontal 15-23

Cojín de malla Vertical 10-15

Cojín de tejidos Vertical 7-15

Banco de tubos Horizontal 18-23

Banco de tubos Vertical 12-16

REQUISITOS ALCALINOS.Los sistemas de absorción pueden requerir unsistema de adición de alcalinidad, si la corriente degas es ácida.

Los gases ácidos más comunes son el dióxido deazufre, cloruro de hidrógeno, y fluoruro dehidrógeno.

El dióxido de carbono, que se forma en los procesosde combustión que utilizan combustibles fósiles,combustibles de madera y combustibles residuales,también es ácido.

El hidróxido de Calcio [Ca(OH)2] Es el materialmás común usado para neutralizar el gas ácido.

Problema 5-7.

Calcular la cantidad de hidróxido de calcio (cal)necesaria para neutralizar el HCl absorbida de unacorriente de gas que tiene 50 ppm de HCl y unavelocidad de flujo de 10.000 SCFM. Supóngase unaeficacia de la neutralización de HCl del 95%.

Solución:

La cantidad de HCl absorbido en el líquido de lavado se calcula como sigue:

INSTRUMENTACIÓNAbsorbentes estándar Adecuadamente diseñados y operados ensistemas de absorción por lo generalfuncionan muy bien; Los problemas máscomunes que afectan a los absorbentesutilizados para el control de la contaminacióndel aire incluye lo siguiente:

• Flujo de líquido de recirculacióninadecuada• contacto gas-líquido pobre• Caudales de alimentación inadecuadosalcalinos para neutralizar los ácidos• Las temperaturas excesivas de líquidos• Corrosión

Eliminador de niebla caída de presión estática.La caída de presión estática a través del separador de gotas proporcionaun excelente indicador de la condición física del eliminador de neblina.El aumento en el nivel básico es probablemente indicativo de laacumulación de sólidos.Las pérdidas de carga a través de separadores de gotas por lo generalvarían de 0,5 a 2 en. WC (0,1 a 0,5 kPa), pero algunos diseñoscomerciales tienen caídas de presión de hasta 4 pulg. WC (1,0 kPa).Si se produce caída de presión alta, puede ser necesario activar lalimpieza del sistema con más frecuencia o por más tiempo defuncionamiento. El lavado eliminador de neblina por lo general tieneuna duración de varios minutos, más de 15 minutos.

Velocidad de Flujo del liquido.

Hay una gran variedad de instrumentos

utilizados para controlar caudales de líquido,

incluso:

1. Los medidores de flujo magnéticos

2. Los medidores de flujo ultrasónicos

3. Los medidores de orificio

4. Metros de balanceo de paletas

ALGUNAS CONDICIONES CAUSANTES DE UNA MALA DISTRIBUCIÓN DE GAS-LÍQUIDO EN LOS DIFERENTES TIPOS DE ABSORBENTES.

Torres de aspersión • La obstrucción de una o más boquillas de pulverización • Si se conecta de cabeceras de suministro de boquilla • La mala distribución de la corriente de gas que entra en el recipiente

Cama empacada.• Distribución de líquido inadecuada en la redistribución de la parte superior y / o inadecuada entre camas • Canalización debido al taponamiento en la cama • El colapso de una o más camas

Bandeja Torres.• Inclinado, doblado o deformado bandejas • Gas cortocircuito a través de tubos de descenso líquidos medio llenar• La inclinación de los vertederos de desbordamiento en una o más bandejas • La acumulación de sólidos en porciones localizadas de las bandejas

Venturis.• La distribución inadecuada de líquido a través de la entrada de la garganta • La mala distribución de gas que entra en el área de la garganta convergente

Eyectores • La distribución inadecuada de líquido a través de la sección de expulsión • La erosión de la boquilla del eyector

INSTRUMENTACIÓN…

Recirculación de líquido pH.Las variaciones en los niveles de PH en ellíquido de recirculación son útiles en laevaluación de actuación del absorbedor. El pHnormalmente se supervisa en el tanque derecirculación.

Sistemas de Biofiltración.

Un diagrama de flujo esquemático de un

sistema de biofiltración se muestra en la

figura 5-31. La instrumentación permanente

en estos sistemas puede ser limitada, en

cuyo caso instrumentos portátiles serán

importantes en la evaluación de su

desempeño.

Temperatura de entrada de gas

Es necesario el control de la temperatura del

gas de entrada para evitar la destrucción del

microorganismo. La temperatura de entrada

significativamente por encima de 105°F

(41°C) puede indicar un fallo en el sistema de

humidificación.

Entrada de gas de humedad relativa.

La humedad relativa de la corriente de gas de entrada se

puede medir usando instrumentos portátiles, incluyendo

un simple termómetro de bulbo seco, de bulbo húmedo e

instrumentos eléctricos. Se necesita humedad relativa en

exceso de 95% para mantener la capa de agua necesaria

sobre el material de embalaje, que es necesaria para los

microorganismos sean activos.

La concentración de COV Outlet.

Analizadores portátiles de COV son el único medio directo

de la evaluación de la capacidad de los microorganismos

para metabolizar los compuestos orgánicos presentes en

la corriente de gas.

Las altas concentraciones de salida podrían estar

asociadas a la baja temperatura del lecho, toxicidad de

uno o más compuestos orgánicos en la corriente de gas,

o la muerte de los microorganismos debido a la

temperatura y / o la pérdida de excesiva de humedad en

el lecho.

Figura 5-31. Diagrama de flujo de un sistema típico de

oxidación por biofiltración.

BIBLIOGRAFÍA Richards, J. (1995). Control of Gaseous Emissions: Student Manual: Apti Course

415. North Carolina State University.

Depurador de lecho empacado. Recuperado en 14 de mayo, dehttps://www3.epa.gov/ttncatc1/dir2/fpackeds.pdf

Kulkarni, A. (Dirección). (2015). Wet Scrubber working animation [Película].

online, e. (5 de 12 de 2003). estrucplan.com.ar. Obtenido deestrucplan.com.ar:http://www.estrucplan.com.ar/Producciones/entrega.asp?IdEntrega=467

Paez, J. (Dirección). (2013). Absorcion [Película].