ABSORCIÓN (Y AGOTAMIENTO) CONCEPTOS BÁSICOS

ABSORCIÓN  (Y AGOTAMIENTO)

CONCEPTOS BÁSICOS

Definiciones

El término absorción es usado para referirse a la transferencia de uno o mas componentes de una fase gas a una fase líquida en la cual es o son solubles. El agotamiento (o desorción) es exactamente lo inverso, La transferencia de uno o varios componentes desde una fase líquida en la cual están disueltos, hasta una fase gas. El mismo principio básico aplica a ambas operaciones.

Técnicamente, el líquido usado en un proceso de absorción de gas es referido como el absorbente y el componente absorbido es llamado absorbato, estos términos son sinónimos de solvente y soluto, respectivamente.

En el uso práctico, el absorbente algunas veces es designado como la solución principal o la solución rica dependiendo si está entrando o está saliendo del absorbedor.

La operación de absorción puede ser categorizada en base a la naturaleza de la interacción entre el absorbente y la absorbato dentro de los siguientes tres tipos generales:

1.- Solución física. En este caso, el componente que está siendo absorbido es más soluble en el absorbente líquido que los otros gases con los cuales está mezclado pero no reaccionan químicamente con el absorbente. Como un resultado, la concentración de equilibrio en la fase líquida es primeramente una función de la presión parcial en la fase gas.

Un ejemplo de este tipo de operación de absorción es la recuperación de hidrocarburos ligeros con aceite. Este tipo de sistema ha sido materia de una gran cantidad estudios y es analizado bastante. Llega ser más complicado cuando muchos componentes están involucrados y se tienen que hacer intentos para incluir las interacciones y los efectos del calor en el análisis.

2.- Reacción reversible. Este tipo de absorción es caracterizada por la ocurrencia de una reacción química entre el componente gaseoso que está siendo absorbido y un componente en la fase líquida para formar un componente que ejerce una presión de vapor significante del componente absorbido.

Un ejemplo en absorción de bióxido de carbono dentro de una solución de monoetanolamina (MEA). Este tipo de sistema es bastante difícil de analizar porque la curva de equilibrio vapor - liquido no es lineal y la tasa de la absorción puede ser afectada por la velocidad de reacción química.

3.- Reacción irreversible. En este caso, la reacción ocurre entre el componente que está siendo absorbido y un componente en la fase líquida el cual es esencialmente irreversible. Un ejemplo este tipo es la absorción de amoniaco con solución de ácido sulfúrico. En este ejemplo el componente formado, sulfato de amonio, ejerce una presión de vapor insignificante las condiciones del amoniaco en la operación de absorción.

Otro ejemplo es absorción del H2S por una solución oxidante fuerte con un cambio completo químicamente en la naturaleza del compuesto azufrado en la fase líquida. El análisis de ingeniería de sistemas que involucran reacciones irreversibles es simplificado por la ausencia de una presión de vapor sobre el absorbente; sin embargo, puede llegar a ser bastante complicado si la reacción irreversible no es instantánea o implica varios pasos.

La operación de la absorción es considerada para incluir los casos donde la fase líquida contiene partículas suspendidas del sólido de reactivo. Un ejemplo es la eliminación del bióxido de azufre del gas de chimenea con una lechada acuosa de cal o piedra caliza. Sin embargo, la transferencia de un componente de una fase de gas a un sólido seco no se incluye como una operación de absorción. Normalmente, tal proceso se refiere a como "adsorción" cuando el gas es retenido en la superficie del sólido y "quimisorción" cuando el gas combina químicamente con la materia sólida seca.

Aplicaciones

Generalmente, las aplicaciones comerciales de absorción pueden ser descritas como la recuperación del producto o la purificación del gas dependiendo, respectivamente, en si el absorbente o la porción no absorbida el gas alimentado tiene el mayor valor. Obviamente, esta no es una clasificación rigurosa.

Típicamente las aplicaciones de recuperación de producto son listadas en la siguiente tabla 6.1.1 la cual está basada en los procesos descritos por Shreve y Brink.1 La absorción de SO3 en agua o ácido sulfúrico diluido para hacer el ácido sulfúrico concentrado es probablemente la mayor aplicación química extensamente usada de recuperación por absorción. La recuperación de gas natural líquido por absorción en  aceite es también bastante importante pero muy pocas plantas nuevas de este tipo se construyen porque el proceso es reemplazado ampliamente por sistemas de fraccionamiento de baja temperatura empleando turboexpansores para la recuperación de la energía y refrigeración.

La producción del carbonato de sodio por el proceso Solvay, que implica la absorción de CO2 en el salmuera de amoniacal, está también casi en desuso. Por otro lado, varios procesos nuevos de absorción se han introducido recientemente para purificación de gas. El ejemplo más notable es el uso de lechadas de cal/piedra caliza para la absorción de SO2. La tecnología básica de este proceso se estableció en 1931, pero el proceso no fue aplicado comercialmente a una escala significativa hasta los 1970s.

Literalmente centenares de plantas basadas en el proceso cal/piedra caliza para la desulfurización de gas de chimenea están hoy en operación, principalmente en Japón y los estados unidos.

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