RCF-37-1

Preinforme AbsorcionS. Bueno XXXXX, A.S. Camargo XXXXX, J.M Herreo 2103713, A.M Mendoza 2093640, L.L Moreno 2083372, L.A Vargas 2093673

ResumenEn la mayora de las operaciones que se encuentran en la industria qumica, la transferencia del componente de una fase a otra se produce generalmente por medio de las operaciones de contacto directo, como la absorcin. La absorcin de un gas es una operacin en la cual se pone en contacto una mezcla gaseosa con un lquido, a fin de disolver de manera selectiva uno o ms componentes del gas y de obtener una solucin en el lquido. En esta prctica de laboratorio se trabajar con diferentes tipos de torres, por su amplio uso en la absorcin, su funcionamiento, los diferentes fenmenos de transferencia de masa en el proceso de absorcin y clculos determinados para hallar los componentes de la torre.

Palabras Claves: Absorcion, interfase, columna de platos, columna de relleno, soluto, solvente

OBJETIVOS

Comprender el funcionamiento de una torre de absorcin, y tipos de torrres Analizar los diferentes campos de aplicacin en la industria para las torres de absorcin. Conocer los mecanismos de transferencia de masa en la interfase. Conocer los diferentes equipos utilizados para todo el proceso de separacin.

Universidad Industrial de SantanderEscuela de Ingeniera Qumica27548 Laboratorio de Procesos II 2015-I

Manejo de Slidos y Lquidos 2014-II

Laboratorio de Procesos II 2015-I

1

6

1.1 Absorcion1.2 IntroduccinLa absorcin de gases es una operacin en el cual una mezcla gaseosa se pone en contacto con un liquido, a fin de disolver de manera selectiva uno o mas componentes del gas y d eobtener una solucin de estos en el liquido. Los valiosos vapores de un disolvente, acarreados por una corriente gaseosa pueden recuperarse y luego ser reutilizados, basta lavar el gas con un disolvente adecuado a los vapores. Estas operacines requieren la transferencia de masa de una sustancia en la corriente gaseosa al lquido.Cuando la transferencia de masa sucede en la direccin opuesta, es decir, del liquido al gas, la operacion se conoce como desorcin.

1.3 Marco ConceptualAbsorcin gas-lquido La absorcin se refiere a la transferencia fsica de un soluto de la fase gaseosa a la fase lquida. Generalmente, el soluto entra en la columna en un gas que es insoluble o slo ligeramente soluble en la fase lquida. Mientras que algunos de la fase lquida pueden ser vaporizados en la fase de gas, esto es secundario para la operacin de absorcin. El soluto absorbido puede formar una solucin simple en la fase lquida, o puede reaccionar qumicamente con un componente en esta fase.

FuncionamientoEn una torre de absorcin la corriente de gas entrante a la columna circula en contracorriente con el lquido. El gas asciende como consecuencia de la diferencia de presin entre la entrada y la salida de la columna. El contacto entre las dos fases produce la transferencia del soluto de la fase gaseosa a la fase lquida, debido a que el soluto presenta una mayor afinidad por el disolvente. Se busca que este contacto entre ambas corrientes sea el mximo posible, as como que el tiempo de residencia sea suficiente para que el soluto pueda pasar en su mayor parte de una fase a otra.

La absorcin puede llevarse acabo en torres (columnas) de relleno o de platos.

Absorcion en columna de de platosLa absorcin de gases puede realizarse en una columna equipada con platos perforados u otros tipos de platos normalmente utilizados en destilacin. Con frecuencia se elige una columna de platos perforados en vez de una columna de relleno para evitar el problema de la distribucin del lquido en una torre de gran dimetro y disminuir la incertidumbre en el cambio de escala. El nmero de etapas tericas se determina trazando escalones para los platos en un diagrama y-x, y el nmero de etapas reales se calcula despus utilizando una eficacia media de los platos.

El clculo analtico nos permite determinar las cantidades de platos tericos que necesitamos para obtener una separacin determinada.Los clculos se empiezan por la parte inferior de la columna hasta llegar a la parte superior. Se utiliza el principio de plato ideal, en el cual los corrientes lquido y gas se encuentran en equilibrio respecto la temperatura y la composicin.

Balance total:

Balance en el soluto:

Balance de entalpia:

Donde:

Ln: moles totales/tiempo del corriente lquido en el plato n.

GNp+1: moles totales/tiempo en el plato Np+1.

LNp: corriente lquido de moles totales/tiempo en el plato n.

Gn+1: corriente gaseoso en moles totales/tiempo en el plato n+1.

xn: composicin molar del soluto (lquido) en el plato n.yNp+1: composicin molar en el componente gaseoso (soluto) en el plato Np+1.

xNp: composicin molar del soluto (lquido) en el plato Np +1.

yn+1: composicin molar en el componente gaseoso (soluto) en el plato n+1.

HL,n: entalpa del lquido en el plato n (energa /mol).

HG,Np+1: entalpa en el corriente gaseosos en el plato Np+1 (energa/mol).

HL,Np: entalpa del lquido en el plato Np(energa /mol).

HG,n+1: entalpa en el corriente gaseoso en el plato n+1 (energa/mol).

Calculo grafico:

Para realizar el clculo del nmero de platos tericos grficamente se tiene que realizar una representacin grfica a partir de los diagramas de equilibrios, donde el diseo debe de ser una parte integrada que incluya una distribucin de un solo suelto entre el disolvente y la fase gas inerte.

El nmero de platos tericos se puede encontrar escalonando el diagrama de equilibrio siempre y cuando los datos de equilibrio sean las correctas y estn bien representadas en el diagrama.

En este grafica se tiene un sistema de 5 platos donde se puede observar el proceso de escalonamiento a partir del diagrama de equilibrio.

Columna de relleno:

En las columnas de relleno la transferencia de materia se hace de forma continuada.Estas columnas tambin son llamadas columnas empaquetadas.La torre de relleno ms comn es la que consiste en una carcasa cilndrica que contiene el material inerte en su interior.Este material inerte es el que recibe el nombre de relleno.

El objetivo principal del relleno es proporcionar una superficie de contacto ms amplia entre el vapor y el lquido extractor, de esta manera aumenta su turbulencia y por tanto, mejora su eficacia.

Balance en el soluto global usando relaciones molares (envolvente verde): (1) Balance sobre envolvente con tope (envolvente roja) (2)Planteando la ecuacin (2) en ecuaciones molares: (3) Balance en un elemento diferencial dZ de la torre (4) (5)como G y L no varia a lo largo de la torre salen del diferencial en 5: (6)Para buscar los diferenciales es necesario conocer la reacion entre Y e y, X y x, se sabe: (7) (8)Derivando 7 y 8: (9) (10)Sustituyendo 9 y 10 en 6 (11)La transferencia de masa del soluto puede escribirse en funcin del coeficiente de transferencia y el rea interfacial de la siguiente manera: (12) (13)El diferencial de volumen se puede calcular mediante: (14)Sustituyendo en 12: (15) (16)Introduciendo 16 en 15: (17) (18)Integrando a lo largo de z y tomando G como el flujo promedio entre tope y fondo. El termino k y a es una constante al igual que S, por lo tanto la ecuacin general para calcular la altura de una torre de absorcin empacada es:

HG: Altura individual de la unidad de transmisin referida a la fase gaseosa, tiene unidades de longitud.NG: Numero de unidades de transmisin individual referido a la fase gaseosa. Adimensional.

Calculo de la cada de presin

1.Elegir el tipo de empaque y estimar Fp2.Elegir L/G (msicos), junto con la velocidad de flujo total del gas3. Calcular P inundacin= 0,115 Fp0,7(Ec. Kirstery Gill)4. Calcular el parmetro de flujo y con P inundacin, calcular el parmetro de capacidad5. Estimar G (inundacin) a partir del parmetro de capacidad6. Elegir G operacin= % G inundacin7. Calcular P operacin a partir de la grfica8. Con la velocidad de flujo total del gas y G operacin, estimar el rea total y el dimetro de la torre

Bibliografia

Procesos de transporte y operaciones unitarias. Geankoplis Operaciones de transferencia de masa, Robert Treyball. 2 Edicin https://quimicaitatljmm.files.wordpress.com/2013/11/psiii-absorcion-ago_dic-2013.pdf http://epsem.upc.edu/~plantapilot/castella/model%20matematic_2.4.html