Absorcion

INTRODUCCIÓN

La absorción de gases es una operación básica de la ingeniería química, que estudia la separación o eliminación de ciertos componentes de una mezcla gaseosa. En este proceso ocurre una transferencia de materia, ya que el gas se pone en contacto íntimo con un disolvente líquido para así hacer posible la eliminación de los componentes solubles del gas. El proceso de absorción involucra un intercambio de materia entre dos fases que se produce en una columna de absorción que generalmente opera en contracorriente.

El aparato más frecuentemente usado en el proceso de absorción de gases, es la torre de relleno. Consta esencialmente de una columna cilíndrica o torre, provista de una entrada de gas, por la parte inferior y una entrada de líquido por la parte superior; salida del gas y el líquido por la cima y el fondo respectivamente y un lecho de partículas sólidas inertes que rellenan la columna, y que recibe el nombre de relleno. El líquido que entra en la columna y que puede ser disolvente puro o una solución diluida del soluto en el disolvente, se reparten uniformemente sobre el relleno. El gas que contiene el soluto o gas rico, asciende a través de los intersticios del relleno circulando en contracorriente con el líquido.

El relleno proporciona una superficie de contacto entre el líquido y el gas y favorece el íntimo contacto entre las fases. El soluto contenido en el gas rico es absorbido por el líquido fresco que entra en la torre y sale agotado por la parte superior. El enriquece en soluto a medida que desciende de la torre y sale por la parte inferior formando una solución concentrada.

Su aplicación radica en la recuperación de solventes para la producción industrial, entre ello, el caso de la producción de CO2 mediante la recuperación de los gases de chimenea, por medio de este proceso se lava con agua para eliminar el amoniaco y luego se lava con aceite para eliminar los vapores de benceno y tolueno.

El presente trabajo práctico tiene como propósito estudiar el proceso de absorción de gases en una columna provista de un relleno de anillos rasching de cerámica, analizando la parte hidrodinámica y la absorción como tal.

TABLAS DE DATOS

TABLA 01. DIFERENCIAS DE ALTURA MANOMÉTRICA PARA RELLENO SECO, HÚMEDO E IRRIGADO PARA FLUJO DE AIRE.

Ensayo Lectura de Rotámetro Diferencia de altura (H) en metros

Relleno Seco Relleno Húmedo Relleno Irrigado

(alto) (bajo)

1 40 0,0 0,0 0,6 0,4

2 60 0,0 0,1 1,1 0,6

3 80 0,2 0,3 1,6 1,0

4 100 0,4 0,5 2,2 1,4

5 120 0,5 0,7 2,9 1,9

6 140 0,7 0,9 4,5 2,9

7 160 0,9 1,2 6,5 3,9

8 180 1,2 1,9 8,6 5,4

9 200 1,5 2,3 12,6 6,8

10 220 2,2 3,0 17,9 8,8

TABLA 02. VALORES TEÓRICOS UTILIZADOS COMO REFERENCIA PARA EL ÓPTIMO FUNCIONAMIENTO DE LA COLUMNA DE ABSORCIÓN.

Variable Valor Unidades

GB 23,10 Kgmol de gas/h

yB 0,04 *

YB 0,042 Kgmol de NH3/Kgmol de aire

G’ 0,780 Kgmol de aire/h

L’ 3,50 Kgmol de agua/h

XS 0 Kgmol de NH3/Kgmol de agua

xS 0 *

LS 63,00 L de agua/h

X* 0,0330 *

(L’/G’)MIN 1,3008 *

(L’/G’)0p 4,178 *

* Adimensional

TABLA Nº 3. VOLUMEN Y CONCENTRACIONES DE NAOH Y HCL EN LA SALIDA DEL LÍQUIDO Y GAS

Líquido Gas

Alícuotas 10 10

M HCl (mol/l) 1,1221 -------------

M NaOH (mol/l) ------------- 1,088

V HCl (ml) 5,5 -------------

V NaOH (ml) ------------- 0,88

TABLA Nº 4. DATOS DE INSTALACIÓN DE LA TORRE

Datos de Operación Valor

Altura de relleno (Z) 1,73 m

Diámetro del relleno (dr) 0,015 m

Diámetro de la columna (Dc) 0,151 m

Densidad del ciclohexano 777,3 Kg/m3

Densidad del NH3 0,684595,35 kg/m3

Densidad del aire 1,166 Kg/m3

Densidad del agua 996,65 Kg/m3

Densidad del gas de entrada 30,8727 Kg/m3

Factor corrección Ff 0,725

Gravedad especifica 9,81 m/s2

P.M. del gas de entrada 29,40 Kg/Kgmol

P.M. del NH3 17 Kg/Kgmol

P.M. del aire 29 Kg/Kgmol

Porosidad 0,845

Presión de trabajo 1 Atm

Presión en C.N 1 Atm

Relación dr/Dc 0,0993

Superficie especifica (Ag) 260,8 m-1

Temperatura de trabajo 303 ºK

Temperatura en C.N 273 ºK

Viscosidad del gas de entrada 1,0407 Kg/m.s

Viscosidad del gas NH3 0,000208 Kg/m.s

Viscosidad del aire (μ) a 30°C 1,80E-05 Kg/m.s

Viscosidad del aire 0,0000186 Kg/m.s

TABLAS DE RESULTADOS

TABLA Nº 5. Caída de presión experimental para los diferentes rellenos utilizados

Ensayo Caída de presión (ΔP/Z), en Pa/m

Relleno

Seco Relleno irrigado (bajo) 40mm Relleno Irrigado (alto) 200mm Relleno Húmedo

1 17,6308 22,0384 35,2615 17,6308

2 35,2616 48,4846 74,9308 39,6692

3 52,8923 74,9308 119,0077 66,1154

4 74,9308 110,1924 176,3078 92,5616

5 110,1924 149,8616 246,8309 127,8231

6 145,4539 207,1616 365,8387 176,3078

7 189,5309 260,0540 520,1080 220,3847

8 246,8309 334,9848 709,6389 282,0925

9 299,7233 436,3618 956,4698 348,2079

10 365,8387 568,3927 1384,0163 418,7310

Tabla nº 6.- Caudales volumétricos y Número de Reynold para las corrientes de aire fijadas

Lectura de rotámetro QV (m3/h) QC (m3/s) GAIRE (Kg/s) VAIRE (m/s) G’AIRE (Kg/m2.s) ReAIRE

40 9,6 2,95.10-3 3,44.10-3 0,01657 0,1932 39,8310

60 13,8 4,25.10-3 4,95.10-3 0,2385 0,2781 57,3279

80 18 5,55.10-3 6,47.10-3 0,2154 0,3635 21,7754

100 22,2 6,84.10-3 7,97.10-3 0,3840 0,4477 92,3016

120 26,4 8,14.10-3 9,49.10-3 0,4572 0,5331 109,8965

140 30,6 9,43.10-3 10,99.10-3 0,5295 0,6154 127,2752

160 34,8 10,70.10-3 12,47.10-3 0,6008 0,7005 144,4135

180 39 12,02.10-3 14,01.10-3 0,6750 0,7871 162,2489

200 43,2 13,32.10-3 15,53.10-3 0,7482 0,8725 179,8439

220 47,1 14,52.10-3 16,93.10-3 0,8157 0,9511 196,0687

TABLA Nº 7. Caída de presión teórica para el relleno seco por los metodos de Carman y de Sawi Toski

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