Absorcion De Gases

ABSORCIÓN DE GASES

I. OBJETIVOS:

• Operación de columnas de absorción, con platos perforados.

• Evaluar la absorción Isotérmica del amoniaco hacia una corriente de agua líquida.

• Encontrar la curva de absorción isotérmica del amoniaco en agua.

• Hallar el número de paltos de la columna de absorción.

• Entender el fundamento de absorción de gases.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO:

Absorción es el proceso por el cual uno o más componentes de una fase gas son removidos, siendo absorbidos en un líquido no volátil. La fase liquida es la masa del agente de separación, la cual consigue la separación mediante la absorción. La desorción (“stripping”) es lo contrario a la absorción; el contaminante es removido desde el líquido a la fase gas.

La absorción puede ser ya sea física o química. La absorción física usa la ventaja de la diferencia de solubilidades de los componentes gaseosos para removerlos entre las fases gas y liquido. La absorción química (la cual no es estudiada aquí) requiere que el gas a ser removido reaccione con un componente en el liquido y permanezca en el. La absorción química involucra reacciones químicas reversibles e irreversibles; las reacciones reversibles hacen posible reciclar el liquido solvente.

Algunas cosas para recordar de la absorción y desorción:

- La absorción y desorción, son en su mayoría PROCESOS FÍSICOS. Sin tener en cuenta que componentes químicos se están separando, los principios básicos de diseño para la absorción y desorción son siempre similares.

- La asunción de que las etapas en una columna de absorción o desorción están en equilibrio, permite el cálculo de concentraciones y temperaturas sin el conocimiento detallado de patrones de flujo y velocidades de transferencia de masa y calor. Esta asunción es la principal simplificación.

- La absorción y la desorción son similares a la destilación debido a que estas involucran equilibrio entre una fase liquida y una fase vapor. Como la destilación, la absorción y la desorción pueden ser llevadas a cabo en columnas de platos o empacadas.

- Debido a que la alimentación esta ya en fase vapor, las columnas de absorción usualmente no requieren de rehervidores y condensadores.

- Puede usarse el método de análisis de McCabe-Thiele analysis para modelar los procesos de absorción física y desorción.

- El método de la HTU-NTU puede usarse para modelar columnas de absorción, desorción, o destilación las cuales contengan empaques continuos en lugar de platos discretos.

Ventajas

- Las columnas de absorción usualmente no requiere rehervidores o condensadores Desventajas

- La absorción química usualmente tiene solo baja eficiencias de Murphree.

- A veces puede reciclarse el solvente de absorción (a menudo a través de una columna de desorción)

Líneas de Operación (balances de masa)

Fig. 9.1 Esquema de una columna de absorción

G = corriente de gas

L = corriente liquida

Y1 = soluto en la corriente de gas tratado (razón molar)

Xo = soluto en la corriente de liquido de entrada (razón molar)

YN+1 = soluto en la corriente de entrada del gas (razón molar)

XN = soluto en la corriente de salida de liquido (razón molar)

Subíndices corresponden al número de la etapa de corriente de salida

Usando las asunciones de que el líquido es no volátil y el gas portador es insoluble, los balances de masa son:

LN = Lj = Lo = L = constante (balance de liquido)

GN+1 = Gj = G1 = G = constante (balance de masa de gas portador)

También podemos decir que:

(6)

No podemos aseverar que las velocidades totales de gas y liquido son constantes (excepto para soluciones muy diluidas) porque puede ser absorbido una significante cantidad de soluto. Las composiciones del soluto pueden entonces ser expresadas en razones molares de tal manera que las bases (denominador) es constante. Las razones molares son relacionadas a fracciones molares mediante las ecuaciones:

(7)

(8)

Así, el balance de soluto es:

Yj+1G + XoL = XjL + Y1G (9)

Resolviendo para Yj+1 se tiene:

(10)

Esta es la línea de operación para absorción.

Nota: dos asunciones adicionales son necesarias para omitir los balances de energía:

1. El calor de absorción es despreciable.

2. El proceso es isotérmico.

Procedimiento para la solución gráfica de problemas de absorción

1. Graficar los datos de equilibrio Y vs X (asegurarse de convertir las fracciones molares a razones molares)

2. Los valores de Xo, YN+1 (concentraciones de entrada del soluto o valores similares), y L/G (razones de flujo) son usualmente dados. Un punto sobre la línea de operación está representado por las corrientes de paso: (Xo, Y1). Y1 es el valor deseado de salida. Usando este punto y una pendiente de L/G, graficar la línea de operación.

3. Comenzar a trazar las etapas de la manera usual, comenzando en la etapa 1.

III. MATERIALES E INGREDIENTES:

Materiales:

 3 matraces de 100mL.

 1 probeta de 10mL, y 1 probeta de 50mL.

 3 buretas de 50mL.

 1 pipeta.

Equipos:

 Equipo de columnas de absorción, con platos perforados.

 Compresora.

Reactivos:

 Acido clorhídrico al 0.1molar.

 Solución de NaOH estandarizado, para medir la concentración del HCl.

Fluidos de trabajo:

 Soluto: amoniaco

 Gas portante: aire

 Solvente: agua

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Procedimiento:

 Efectuar las instalaciones pertinentes de la columna de absorción (según esquema), tales como rotámetros, suministros de agua, aire comprimido y amoniaco, evitar fugas.

 Inyectar agua líquida y aire comprimido hacia la columna,

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