ADSORCIN

Trasferencia de masa II

Catherine Mara Centanaro Chvez

Carlos Jaime Espinosa Guerra

Antonio Jos Nio Villalobos

Jaime Andrs Puello Yarce

Marlon Jos Tun Reyes

ADSORCIN

CONTENIDO

GENERALIDADES

EQUILIBRIO DE ADSORCION

GASES Y VAPORES

LIQUIDOS

OPERACIONES DE ADSORCION

OPERACIN POR ETAPAS Y CONTACTO CONTINUO

APLICACIONES INDUSTRIALES

GENERALIDADES

DEFINICIN.

Es una operacin de separacin de uno o varios componentes que se da por resultado de la atraccin que existe entre las molculas presentes en la superficie de un solido adsorbente y de una mezcla de fluidos.

Adsorbente: Solido en el que se retiene el componente transferible de la fase fluida

Adsorbato: Es el componente transferida desde la fase liquida esta la superficie del adsorbente

EJEMPLOS DE SEPARACIN

GAS-SOLIDOLIQUIDO-SOLIDODeshumidificar aire y otros gases.Eliminacin de humedad disuelta en gasolina.Eliminar olores e impurezas desagradable de gases industriales como el dixido de carbono.Decoloracin de productos de petrleo y soluciones acosas de azcar.Recuperar vapores valiosos de disolventes.Eliminacin de olor y sabor desagradables del agua.Fraccionar mezclas de gases de hidrocarburos que contienen sustancias como metano, etano, etilo, propileno, propanoFraccionamiento de mezclas de hidrocarburos aromticos y parafnicos.

TIPOS DE ADSORCIN.

Adsorcin fsica.

Debidas a las fuerzas de Van Der Walls

Fcilmente reversibles

No estn fijas en la superficie del adsorbente

Liberacin de calor menor al calor de vaporizacin y similar al de sublimacin

Condensamiento en la superficie del solido.

La presin parcial del gas adsorbido ser igual a la que ejerca en gas mismo.

TIPOS DE ADSORCIN

Adsorcin Qumica.

Enlaces covalentes.

Intercambio de electrones.

se les llama irreversibles

La fuerza en estos enlaces es mucho mayor que en la adsorcin fsica

El calor liberado se compara con el calor de una reaccin qumica

Sistemas en los que se dio adsorcin fisica pueden llegar a darse adsorcin quimica si se aumenta la temp.

NATURALEZA DE LOS COMPONENTES

Forma granular, varan de tamao

No deben ofrecer una calda de presin del flujo muy grande, ni deben ser arrastrados con facilidad por la corriente que fluyen.

Deben tener adecuada consistencia para que no se reduzca su tamao al ser manejados o para que no se rompan al soportar su propio peso en lechos del espesor requerido.

Si se van a sacar y meter con frecuencia de los recipientes que los contienen, deben fluir libremente.

La superficie significativa no es la superficie total de las partculas granulares que generalmente se utilizan, sino la superficie mucho mayor de los poros internos de las partculas.

PRINCIPALES ADSORBENTES DE USO GENERAL

Tierras de Fuller.

Arcillas activadas.

Bauxita.

Almina.

Carbn de hueso.

Carbones decolorantes.

Carbn adsorbente de gases.

Carbn activado de malla molecular.

9. Adsorbentes polinhicos sinteticos.

10. Silica gel.

11. Mallas moleculares

TIERRAS DE FULLER

De donde se obtiene

Arcillas naturales. Principalmente son silicatos de aluminio y magnesio, bajo la forma de atapulguita y montmorillonita.

Tratamiento

Se calienta y se seca, y durante esta operacin desarrolla una estructura porosa, es molida y cernida

Usos

Utiles para decolorar, neutralizar y secar productos del petrleo.

ARCILLAS ACTIVADAS.

De donde se obtiene

Bentonita u otras arcillas que no muestran ningn poder de adsorci6n

Tratamiento

se activan mediante el tratamiento con cido sulfrico o clorhdrico. Despus de este tratamiento, la arcilla se lava, se seca y se reduce a un polvo fino.

Usos

decolorar productos del petrleo; generalmente se descarta despus de una sola aplicaci6n.

BAUXITA.

De donde se obtiene

Es cierta forma de la almina hidratada natural.

Tratamiento

Se activa mediante calentamiento a temperaturas que varan entre 450 a 1 500 F

Usos

Decolorar productos del petrleo y para sacar gases.

ALMINA.

De donde se obtiene

xido de aluminio hidratado, duro Tratamiento

Que se activa por calentamiento para eliminar la humedad

Usos

Desecante de gases y lquidos.

CARBN DE HUESO.

De donde se obtiene

huesos pulverizados y secos

Tratamiento

destilacin destructiva de a temperaturas de 600 a 900C

Usos

refinacin del azcar.

CARBONES DECOLORANTES.

De donde se obtiene.

Varias materias primas.

Tratamiento

Depender de la materia prima.

Usos

Decoloracin de soluciones de azcar, sustancias qumicas industriales, drogas y lquidos de limpieza en seco, purificaci6n de agua, refinamiento de aceites vegetales y animales y para la recuperaci6n de oro y plata a partir de sus soluciones de cianuro.

CARBN ADSORBENTE DE GASES.

De donde se obtiene

cascaras de coco, semillas de fruta, carb6n, lignita y madera.

Tratamiento

proceso parcial de oxidaci6n mediante tratamiento con aire o vapor caliente.

Usos

recuperaci6n de vapores de disolventes en mezclas gaseosas, en mscaras de gas, recuperacin de hidrocarburos de la gasolina a partir de gas natural y para el fraccionamiento de gases de hidrocarburos.

ADSORBENTES POLINHICOS SINTETICOS.

De donde se obtiene

Material sinttico, fabricado de monmeros polimerizables de dos tipos principales : a partir de aromticos insaturados como, estireno y divinilbenceno, fabricados a partir de esteres acrlicos

Tratamiento

proceso parcial de oxidaci6n mediante tratamiento con aire o vapor caliente.

Usos

tiles para la adsorci6n de orgnicos no polares a partir de soluciones acuosas.

Se utilizan principalmente en el tratamiento de soluciones acuosas con solutos mas polares.

SILICA GEL.

De donde se obtiene

silicato de sodio.

Tratamiento

se prepara a partir del gel precipitado por tratamiento acido de una solucin

Usos

mascaras de gases y para el fraccionamiento de hidrocarburos.

MALLAS MOLECULARES

De donde se obtiene

cristales de zeolitas sintticos, porosos, aluminosilicatos metlicos.

Tratamiento

se prepara a partir del gel precipitado por tratamiento acido de una solucin

Usos

Se utilizan para la deshidratacin de gases y lquidos, la separaci6n de mezclas de hidrocarburos gaseosos y lquidos y para una gran variedad de procesos.

EQUILIBRIOS; ISOTERMAS DE ADSORCIN

Relacin de equilibrio entre la concentracin en la fase fluida y la concentracin en las partculas de adsorbente a una temperatura determinada.

Para el caso de gases la concentracin viene generalmente dada como fraccin molar o como presin parcial.

Para lquidos la concentracin se expresa habitualmente en unidades de masa, tales como partes por milln.

La concentracin de adsorbato sobre el slido viene dada como masa adsorbida por unidad de masa de adsorbente original.

TIPOS DE ISOTERMAS.

Isoterma de Langmuir

Isoterma de Freundlich

GASES Y VAPORES SENCILLOS

Adsorcion en el equilibrio de vapores sobre carbon activado.

Isoterma de adsorcin de vapor completa, tipica.

HISTRESIS DE ADSORCIN

MEZCLAS DE VAPOR Y GAS

Adsorcin de un componente.

En estos casos, la adsorcin del vapor no sera modificada bsicamente por la presencia del gas poco adsorbido; la isoterma de adsorcin para el vapor puro se podr aplicar siempre y cuando la presi6n en el equilibrio se tome como la presin parcial del vapor en la mezcla vapor-gas.

MEZCLAS DE VAPOR Y GAS

Mezclas binarias de gases o vapores

LIQUIDOS

Cuando un absorbente solido se sumerge en un liquido puro se origina un fenmeno de calor conocido como calor de humectacin, esto es prueba de que se da la adsorcin del liquido, pero esto no es un mtodo efectivo para dar una medicin exacta de la extensin de la adsorcin que sucede.

ADSORCION DE SOLUTOS A PARTIR DE SOLUCIONES DILUIDAS

Cuando el absorbente se mezcla con una solucin binaria, ocurre la adsorcin del soluto y del solvente a la vez, como la adsorcin total no se puede medir, lo que se hace es medir la adsorcin relativa o aparente

Variables:

Entonces la adsorcin aparente de soluto es:

ADSORCION DE SOLUTOS A PARTIR DE SOLUCIONES DILUIDAS

La adsorcin aparente de un soluto depende de la concentracin del soluto, la temperatura, el disolvente y el tipo de adsorbente.

Isotermas de adsorcin tpicas para soluciones

diluidas

ADSORCIN DE SOLUTOS A PARTIR DE SOLUCIONES DILUIDAS

Las isotermas de adsorcin que estn en un rango pequeo de concentracin y en particular para soluciones diluidas, pueden describirse a menudo por medio de la expresin emprica de Freundlich.

Teniendo la ecuacin

Donde K y n son constantes, K puede variar con las diferentes unidades de concentracin que se pueden usar y n siempre ser invariable.

ADSORCIN DE SOLUTOS A PARTIR DE SOLUCIONES DILUIDAS

ADSORCIN DE SOLUTOS A PARTIR DE SOLUCIONES CONCENTRADAS

Cuando la adsorcin aparente de soluto se determina en el rango completo de concentraciones de disolvente puro a soluto puro, se tienen curvas como estas:

OPERACIONES DE ADSORCIN

Los diferentes procesos donde se aplican la adsorcin utilizan tanto los mtodos por etapas como los de contacto continuo

OPERACIN POR ETAPAS

OPERACIN POR ETAPAS

Donde :

1

Balance de materia

Lnea de operacin

OPERACIN POR ETAPAS

OPERACIN POR ETAPAS

Aplicando la ecuacin de freundlich en una etapa si se consideran pequeas concentraciones del soluto adsrbale, entonces el balance para el adsorbente se puede expresar as:

como el adsorbente inicialmente no tiene adsrbato entonces :

Y sabiendo que la concentracin se puede expresar como:

Despejandonos queda que:

OPERACIN POR ETAPAS

Ahora remplazando y despejando en nuestro balance de materia para encontrar nuestras pendientes nos queda:

OPERACIN POR ETAPAS

1

2

3

Balance de materia

Etapa 1:

Etapa 2:

Etapa 3:

OPERACIN POR ETAPAS

OPERACIN POR ETAPAS

La expresin de freundlich describe la isoterma de adsorcin satisfactoriamente y cuando se utiliza adsrbete fresco tenemos que , podemos calcular la menor cantidad total de adsorbente para un sistema de etapas

Etapa 1 Etapa 2

OPERACIN POR ETAPAS

La cantidad total de adsrbete utilizado se calcula

Ahora para un total mnimo de adsorbente , para el caso en que m,n, y son constantes, la expresin se reduce a

OPERACIN POR ETAPAS

1

2

3

Balance de materia

Solucin final

Adsorbente usado

Solucin a tratar

Adsorbente sin usar

OPERACIN POR ETAPAS

Cuando las isotermas en el equilibrio son cncavas hacia arriba y cncavas hacia abajo

OPERACIN POR ETAPAS

OPERACIN POR ETAPAS

Una disolucin de agua residual con volumen de contiene 0.17 Kg de fenol/ de solucin (0.17 g/L). Se agrega a la solucin un total de 1.20 Kg de carbn activado granular nuevo, y se mezclahasta que alcanza el equilibrio. Cules sonlos valoresfinalesenelequilibrio, yquporcentaje del fenol se extrae?

Balance de materia

1

Balance de materia

Adems Se realizaron enel laboratorio pruebas por lote utilizando soluciones con fenol en agua y partculas granulares de carbn activado (R5). Los datos de equilibrio a la temperatura ambiente se muestran en la siguiente tabla:

Lnea de operacin

Kg fenol/kg de carbnKg fenol/ de solucin0,150,3220,1220,1170,0940,0390,0590,00610,0450,0011

OPERACIN POR ETAPAS

Remplazando los valores en el balance de materia nos queda:

Ahora damos valores a y hallamos los valores de

00,170,0250,140,050,110,0750,080,10,05

OPERACIN POR ETAPAS

Ahora graficando nuestra lnea de operacin y la curva de equilibrio nos queda:

Este punto es

OPERACIN POR ETAPAS

curva de equilibrio0.150.1229.4E-25.8999999999999997E-24.4999999999999998E-20.322000000000000010.117000000000000013.9E-26.1000000000000004E-31.1000000000000001E-3linea de operacion02.5000000000000001E-20.057.4999999999999997E-20.10.170.140000000000000010.110000000000000018.0000000000000016E-25.0000000000000017E-2

Kg de fenol/Kg de carbon

Kg de fenol/m^3 de solucion

El porcentaje de fenol removido entonces se calcula

El porcentaje de fenol removido fue de 0,411%

OPERACIN POR ETAPAS

OPERACIN BATCH

Tanques con agitacin contacto lquido - slido

Especificaciones del tanque:

Se utilizan mmparas para eliminar vrtices y levantar las partculas de slido

Para la agitacin se utiliza generalmente turbinas de hoja plana con arreglos en el eje axial.

Se suelen usar mltiples para asegurar uniformidad

Se necesitan una serie de especificaciones para garantizar una buena operacin

Impulsores grandes son recomendados para partculas con tamao grande y densidad alta

Relaciones del tamao del impulsor y el dimetro del tanque se pueden determinar

grficamente

Relaciones menores a 1,6 no se recomiendan

Porque se obstaculiza el flujo contra la pared

En mezclas de partculas mixtas se utiliza el

dimetro de partcula ms grande

SUSPENSIN DE SLIDOS

Cuando las partculas tienen mayor densidad que el lquido entonces se determina la

potencia mnima del impulsor

Donde:

: Potencia mnima

Volumen de lquido para

una profundidad igual al dimetro del tanque

Velocidad terminal

: Fraccin de Volumen de slidos en base a

Rangos de tamao de partcula y densidad de partcula pequeos (mx 2mm)

Tanque estudiando ms grande : 0,3 m de T

Se aplica para turbinas de hoja plana pero se puede utilizar con casi todos los tipos

Nmero de Reynolds del impulsor debe ser de 1000 a 200000

Limitaciones:

Reynolds para el agitador:

N: Velocidad del impulsor

Es difcil suspender partculas grandes, en la superficie del lquido y esto depende mucho de la potencia aplicada al impulsor

Entonces la potencia P requerida para suspender partculas a una altura Z por encima del plano medio del impulsor:

Subndices m: Propiedades de la suspensin

Debajo de la altura Z

n: nmero de impulsores

: Velocidad terminal con la ley de stokes

Si el Re del impulsor es menos a 25000 entonces

La potencia se multiplica por 4000Re^-0,8

Potencia del impulsor

Para sustancias diluidas se puede considerar que la potencia para suspender partculas es la misma

que el lquido claro.

Para sustancias concentradas el gradiente de velocidad de transferencia de masa no ser proporcional

Al esfuerzo cortante, entonces la viscosidad debe estar relacionada con la potencia, pero como no hay

datos claros al respecto entonces se utiliza:

Transferencia de masa

Se deben considerar la transferencia de masa a travs del lquido que rodea las partculas, como dentro del slido.

Cuando los slidos estn suspendidos, un gasto de potencia extra no mejora la transferencia de masa

No hay efectos que se deban a la concentracin de slidos (hasta 10% en vol).

Tampoco hay efectos de TM que se deban a la ausencia o presencia de mmparas, ni al diseo del agitador.

Flux de masa turbulenta:

Coeficiente k est afectado

directamente a la velocidad fluctuante

Dp2mm

Transferencia de masa en fase lquida

Los procesos de transferencia de masa se describen en funcin de un coeficiente superficial ks

Transferencia de masa en fase slida

En caso de un coeficiente de distribucin constante, se puede agregar las resistencias:

Se desprecia la resistencia a la fase slida cuanto el factor S/mvl es lo suficientemente grande, es decir, cuando hay grandes dosis de slido y existe un equilibrio favorable a la adsorcin.

Adsorcin por lotes, Resistencia a la fase slida despreciable

Balance de soluto:

Lechos fluidizados de partculas finas y gruesas

Los lechos fluidizados se han utilizado en la recuperacin de vapores en mezclas de gas y vapor

Especificaciones de acuerdo al tamao de partcula

Partculas finas

Polvos finos (de 20 a 325 mallas)

Funcionan en velocidades de gas de 0,6m/s (10 veces la velocidad mnima de fluidizacin)

Partculas gruesas

De 10 mallas

1,5 a 3 m/s lo que es el doble de la fluidizacin mnima.

Hay mejor contacto

Adsorcin en suspensiones de gases y vapores

Un gas o vapor en un gas se puede adsorber sobre un slido que forma una suspensin con un lquido

Ejemplo: Mezcla de aire con dixido de azufre, se puede adsorber sobre carbn activado que se encuentra en suspensin con agua.

Adsorcin de un vapor a partir de un gas en lechos fluidizados

OPERACIN CONTINUA

CONTACTO CONTINUO.

En estas operaciones, el fluido y el adsorbente estn en contacto en todo el aparato, sin separaciones peridicas de las fases.

Podemos consideras las operacin de dos formas:

Operacin estrictamente continua: caracterizado por el movimiento del solido al igual que el del liquido

Operacin semicontinua: caracterizada por un fluido mvil y el solido estacionario, generando un una condicin no estable.

ABSORBENTES DE LECHO FIJO EN ESTADO ESTACIONARIO

Las condiciones del estado estacionario requieren:

Movimiento continuo, tanto del fluido como del adsorbente, a travs del equipo a flujo constante

No cambio en la composicin con el tiempo.

Adsorbedor

Gas de alimentacin

Gas de salida

Desorbedor

Solido regenerado

Adsorbato

Gas

Inerte

ABSORBENTES DE LECHO FIJO EN ESTADO ESTACIONARIO :DIFICULTADES EN LA CREACIN DE LOS EQUIPOS

Las principales dificultades se enfrentaron para solucionar el flujo acanalado e irregularidades locales , hay pocos aparatos de entro en solido-gas ejemplo:

Hypersorber

Contactador de higgins(liquido-solido)

ADSORCIN DE UN COMPONENTE.

Balance general

Balance a la parte superior

Ecuaciones para resolver estos sistemas:

Integrando y reorganizando

Importante: Si la lnea de operacin y la curva de equilibrio son rectas sobre(X,Y), la fuerza motriz promedio es el promedio logartmico.

EJEMPLO #2

Eagleton y bliss midieron las resistencias individuales a la transferencia de masa que residen en el fluido y dentro del solido durante la adsorcin de vapor de agua en aire mediante silica gel ; con este propsito; utilizaron una tcnica semicontinua de lecho fijo para contenidos bajos de humedad en el aire encontraron

Se desea calcular la altura de un Adsorbedor isotrmico a contracorriente continua para el secado de aire a 26.7C, presin 1 atm de una humedad inicial de 0.005 a una humedad final de 0.0001 kgH2O/Kg aire seco. El gel entrante va a estar seco. La rapidez del gel ser de 0.68 Kg/m2s y la del aire de 1.36 kg/m2s. Para el contenido de humedad que se tiene en este caso, la isoterma de adsorcin en el equilibrio a 26.7 , 1 atm se puede tomar como bsicamente recta u descrita por la expresin Y=0.0185X

Datos.

Y1=0.005KgH2O/Kgaireseco

Y2=0.001KgH2O/Kgaireseco

Ss=0.68Kg/m2s

Gs=1.36Kg/m2s

X2=0

Y2=0

Resolucin.

Formulas a utilizar.

75

ADSORCION DE DOS COMPONENTES:FRACCIONAMIENTO

Cuando varios componentes de una mezcla gaseosa se adsorben apreciablemente, se necesita utilizar el fraccionamiento para separarlos, limitando este a dos componentes

Donde:

(A+C) :Alimentacin donde C de absorbe ms

F: Alimentacin.

B: Adsorbente libre de adsorbato

R1:Reflujo

E=A+C sobre el solido (absorbato)

N:masa de adsorbente/masa de adsorbato

EJEMPLO 3

Calcular el nmero de unidades de transferencia y la rapidez de circulacin que se requieren para separar el gas que contiene 60% de etileno C2H4 y el 40 % de propano C3H8 en volumen , en productos que contengan 5 y 95% de C2H4 en volumen; la separacin se efecta isotrmicamente a 25C y 2.25 atm; se utilizara carbn activado como adsorbente y una relacin de reflujo del doble del mnimo.

Balance general

Composiciones:

Balance por componentes:

Ubicamos lo que conocemos en la grafica,E1=4.57

reflujo es dos veces en mnimo notamos que el reflujo pasa a ser 2*0.269=0.538

Hallamos las curvas de operacin para hallar las concentraciones en el equilibrio

100

Xf

N1=4.57

NE=5.8

=

,

Datos:

Aplica la regla de Simpson para hallar el rea bajo la curva de esta manera obtengo que desde X1 hasta Xf tengo 2.58 y de Xf hasta X2 tengo que es 2.862

xx'1/(x-x')xx'1/(x-x')X1=0.9670.8257.04225352Xf=0.5120.398.196721310.90.715.263157890.40.1934.830917870.80.650.30.094.761904760.70.550.20.00415.104645230.60.435.88235294X2=0.07630.00313.6425648

ADSORBEDORES DE LECHO FIJO DE ESTADO NO ESTACIONARIO.

Debido al alto costo de transportar continuamente el solido, frecuentemente es mas econmico pasar la mezcla por un lecho estacionario de adsorbente. Esta tcnica es utilizada para:

Recuperar vapores de disolventes valiosos.

purificacin del aire.

Decoloracin de aceites minerales y vegetales.

ADSORBEDORES DE LECHO FIJO: La onda de absorcin

El punto de ruptura esta principalmente influenciado por :

La velocidad del fluido

La concentracin de soluto

Longitud del lecho

Mecanismo del proceso de adsorcin.

ADSORBEDOR SIN CALENTAMIENTO (OSCILACIN DE PRESIN)

Eliminacin del vapor de un gas bajo presin.

Empleo del trabajo mecnico de comprensin para regenerar el adsorbente.

El tiempo del ciclo es lo suficientemente corto para que la zona de adsorcin permanezca en la parte central de los lechos, con la porcin inferior del adsorbente saturada con el adsorbato y la parte superior libre de adsorbato.

La humedad saturada de un gas est dada por:

En donde:

Aplicaciones: Secado de gases

Separacin de oxigeno a partir del aire.

Separacin de hidrogeno a partir de gases de refinera.

5

2

Gas hmedo bajo presin (A+C)

Gas de purga

Zona de adsorcin

Presin reducida

Gas seco a baja presin (A)

6

4

3

Adsorbedor sin calor

1

84

ADSORCIN DE LQUIDOS:PERCOLACIN

Los colores de los productos del petrleo (aceites lubricantes y de transformador) y los de aceites vegetales, se reducen mediante percolacin a travs de lechos de arcillas decolorantes.

Las soluciones de azcar son tratadas para decolorarlas y para eliminar las cenizas.

El lecho de adsorbente se llama un filtro.

El adsorbente granular se coloca sobre una pantalla o sbana, que a su vez se coloca en un plato perforado.

El slido puede lavarse con un disolvente adecuado; por ejemplo, agua, nafta, etc.

Si es necesario, el disolvente se elimina admitiendo vapor; posteriormente, y es reactivado por combustin o mediante otro procedimiento propio.

PROCESO DE DECOLORACIN POR ADSORCIN

ELUCIN

La desorcin del soluto adsorbido mediante un disolvente.

El disolvente de desorcin es el eluyente.

el eluido esta formado por la corriente efluente que contiene el soluto desorbido y el disolvente de elucin.

Elucin de un lecho fijo.

Cantidad de eluido

Y= Concentrado del soluto en el eluido

CURVA DE

ELUCIN

88

CROMATOGRAFA

Mtodo poderoso de anlisis de mezclas, tanto gaseosas como liquidas, empleando en la industria diferentes variantes.

Una solucin que contiene dos solutos, A y B, que se adsorben de modo distinto en el equilibrio: A ms fuertemente.

Separacin cromatografa de dos solutos.

Concentracin del adsorbato sobre el slido.

Altura del lecho

RAPIDEZ DE ADSORCIN EN LECHOS FIJOS

Para disear un adsorbedor de lecho fijo y predecir la longitud del ciclo de adsorcin entre reactivaciones, es necesario saber el porcentaje de aproximacin a la saturacin en el punto de ruptura.

Se necesita predecir el tiempo del punto de ruptura y la forma de la curva de ruptura.

El siguiente tratamiento simplificado, que se debe a Michaels, es de fcil empleo, pero est limitado a algunos casos de adsorcin isotrmica.

:

Curva de ruptura idealizada

Efluente libre de soluto

El poder fraccionario del adsorbente en la zona para adsorber todava soluto es, en el punto de ruptura:

Si f = 0, de forma que el adsorbente en la zona este bsicamente saturado.

Si f = 1.0, de forma que el solido en la zona prcticamente no contenga adsorbato.

: concentracin del adsorbato

Zona de adsorcin

La concentracin de soluto en el gas y de adsorbato sobre el slido X estn relacionadas mediante:

Sobre la altura diferencial dZ, la relacin de adsorcin es

Por lo tanto, para la zona de adsorcin

El coeficiente de transferencia de masa no se tiene de ordinario para la mayora de los desarrollos industriales.

Si la rapidez de transferencia de masa fuese infinitamente rpida, la curva de ruptura sera la lnea vertical en

Curva de ruptura idealizada para transferencia de masa infinitamente rpida

F= Tiempo de flujo de efluente Idealizada

La zona de adsorcin puede reducirse, idealmente, a un plano, con la longitud del lecho . hacia arriba del plano en la concentracin y la longitud , hacia abajo igual a la )

En ,

Balance de soluto:

(*)

Se usa para calcular

EJEMPLO

Se hizo la siguiente prueba de laboratorio utilizando mallas moleculares tipo 4A, para eliminar vapor de agua de nitrgeno.

DATOS

QU SE PIDE CALCULAR?

Profundidad requerida del lecho para las mismas mallas moleculares operadas a la misma masa velocidad del gas, las mismas y Y, y la misma concentracin en el punto de ruptura, fraccin mol de agua, como en la prueba de laboratorio, pero el tiempo del punto de ruptura va a ser 15 h.

DATOS TABULADOS DE RUPTURA

Los datos de ruptura se grafican a continuacin:

DATOS GRAFICADOS DE RUPTURA

099.19999999999999939.49.69.80000000000000071010.19999999999999910.410.610.81111.2511.511.751212.512.81315114933801422383654986508089801115123513301410144014401440

, (10^6)

. agua ,

CALCULOS

De la grafica se obtiene

Se emplea la ecuacin:

Se tiene que:

Se calcula la altura con la ecuacin para el balance de soluto:

En donde:

APLICACIONES INDUSTRIALESADSORCIN

Extraccin dehumedaddelaire comprimido.

Se consigue haciendo pasar el aire comprimido a travs de un lecho dealminaactiva.

La saturacin del lecho se consigue sometiendo a presin el gas o aire, as la molcula de agua es adsorbida por la molcula del lecho, hasta su saturacin.

La regeneracin del lecho, se consigue soltando al exterior este aire comprimido y haciendo pasar una corriente de aire presecado a travs del lecho.

"Pressure swing adsorbtion" o PSA.

APLICACIONES INDUSTRIALESADSORCIN

Obtencin denitrgeno.

Haciendo pasar un caudal de aire comprimido por el lecho adsorbente, compuesto por carbn molcular.

Una cmara llena de carbn es sometida a presin con aire comprimido, la molcula de Oxigeno, es retenida por el nanoporo del carbn, mientras que la molcula de Nitrgeno, de ms tamao, no consigue entrar en el nanoporo del adsorbente.

En la segunda parte del ciclo, con la despresurizacin, el oxigeno se libera del nanoporo y se evacua a la atmsfera.

APLICACIONES INDUSTRIALESADSORCIN

APLICACIONES INDUSTRIALESADSORCIN

APLICACIONES INDUSTRIALESCROMATOGRAFIA

EQUIPOS ADSORCIN

Columna cromatografica

Planta de etileno n3 de B.P. Chemicals en Grangemouth. En el centro en primer plano estn tres secaderos de almina.

116

EQUIPOS ADSORCIN

Adsorcin de contaminantes del aire

Tratamiento de aire comprimido

EQUIPOS ADSORCIN

Tratamiento de agua

MOMENTO PARA EL CRUCIGRAMA!

Complete el siguiente crucigrama, las frases van sin espacio

BIBLIOGRAFIA

McCabe L. (1998). Operaciones unitarias en ingeniera qumica. Cuarta edicin. McGraw-Hill.

Treybal R. (2003). Operaciones de transferencia de masa. Segunda edicin. McGraw-Hill.

Geankoplis C.J. (1998). Procesos de transporte y operaciones unitarias. Tercera edicin. Compaa editorial continenatal.

RESPUESTAS

GRACIAS