Absorción

Resumen

Se investigaron los conceptos básicos del principio de absorción y su aplicación al sector industrial. Principalmente se usa para remover gases ácidos y evitar que estos sean liberados a la atmosfera. Se investigó la empresa FEFERMEX S.A. de C.V. productora de acido sulfúrico en el estado de Veracruz, que dentro de su proceso se obtiene como residuo el CO2, N2 y SO2. Por ser de este giro la empresa está regulada por la NOM-039-SEMARNAT-1993, que regula las emisiones de las plantas productoras de acido sulfúrico. Se tuvo el problema de que el sistema ya no era eficiente, por lo que fue necesario hacer cambios en el sistema de absorción, para lo cual se propuso cambiar el medio absorbente actual (H2O) a una suspensión de CaCO3 en agua, ya que el CaCO3 es económico, fácil de conseguir y con un alta capacidad de arrastre de SO2

Introducción.

En la industria, se utilizan torres de absorción principalmente para la remoción de gases ácidos (H2S, CO2, SO2) que son emitidos por procesos de combustión o que son generados en el procesamiento de hidrocarburos líquidos y gaseosos. Para limpiar los gases de un horno de coque, por ejemplo, se emplea como líquido absorbente agua para eliminar vapores de amoníaco y se utilizan aceites para remover vapores de benceno y tolueno. La resolución de problemas enfocados en este tipo de proceso envuelve el conjunto de ecuaciones de balance de materia y energía para cada etapa de la columna, así como las condiciones de equilibrio, de manera similar a los planteados en la destilación. Se requiere el uso de métodos numéricos para resolver las ecuaciones planteadas por etapa para llegar a una solución conveniente. Sin embargo, para fines de este proyecto se consideran solo problemas sencillos que hacen uso de los balances de materia.

Objetivo

Describir los principios y las funcionalidades generales de la operación unitaria de Absorción y aplicarlo a un caso práctico

Marco teórico

La absorción es una operación unitaria de transferencia de materia en la cual una mezcla gaseosa se pone en contacto con un líquido a fin de disolver, de manera selectiva, uno o más componentes del gas y obtener una solución de éstos en el líquido. El gas que queda libre del (de los) componente(s) se denomina gas limpio o gas agotado. Se diferencian tres partes importantes en el proceso de absorción: el gas portador o gas rico, el cual va a ser limpiado o purificado, el líquido lavador o medio absorbente, que sirve a disolver las impurezas, y el componente gaseoso a separar o absorbato. La absorción puede ser física o química, según el gas que se disuelva en el líquido absorbente o reaccione con él dando un nuevo compuesto químico. Puesto que la absorción es un proceso de liberación de calor, el medio absorbente generalmente entra a una temperatura por debajo de la temperatura promedio a la cual se espera que opere la columna. La velocidad de flujo del medio absorbente es L0 y entra por la parte superior de la columna. El gas rico (el cual contiene las impurezas) entra por el fondo de la columna a una temperatura igual o por encima de su punto de rocío y a la presión de la columna, pero generalmente por debajo de la temperatura promedio de operación de ésta. El flujo de gas rico es representado por la variable VN+1 y el flujo de gas limpio es V1. El medio absorbente, más el material que ha sido absorbido, es retirado por el fondo de la columna. El mismo recibe el nombre medio absorbente rico y está representado por la variable LN.

Las columnas de absorción no necesitan ni condensador ni caldera. Un diseño muy utilizado consiste en emplear columnas vacías en las que el líquido entra a presión por un sistema de ducha ubicado en la parte superior, haciendo que el mismo se pulverice, mientras que el gas rico circula en sentido contrario. Este diseño se conoce como torre de pulverización (ilustración 1)

Ilustración 1: Diagrama de una torre de absorción por pulverización

A veces el soluto se recupera de un líquido poniendo éste en contacto con un gas inerte. Tal operación, que es inversa a la absorción, recibe el nombre de desorción de gases, desabsorción o strpping

La evaluación de una columna de absorción, así como la de cualquier columna industrial, involucra la determinación de tres características fundamentales: capacidad, eficiencia y costo. La mayor capacidad se refiere a los flujos posibles en la columna, líquidos, gaseosos o ambos. La capacidad se mide en base al parámetro hidrodinámico de la columna. La eficiencia se mide cuando se logre transferir mayor cantidad de masa (permitida por el sistema) por altura empacada de la columna, o cuando la misma cantidad de masa se transfiere con la menor altura empacada. La eficiencia de una columna se mide en base a los parámetros operacionales de transferencia de masa (altura equivalente por plato teórico). El costo de un proceso de separación (o de purificación) depende directamente de la relación entre la concentración inicial y la final de las sustancias a transferir. Los costos serán un reflejo de la capacidad y eficiencia de la columna de separación

Caso práctico

Descripción de la empresa

FEFERMEX S.A. de C.V. (anteriormente Fenoquimia S.A. de C.V.) es una empresa mexicana registrada en el año 2004 dedicada a la elaboración de productos químicos para diversos usos en la industria petroquímica. Está localizada en Cosoleacaque, Veracruz, aproximadamente a 650 km de la ciudad de México y cerca de los complejos Petroquímicos más importantes de PEMEX en el Puerto de Coatzacoalcos, sobre el litoral del Golfo de México.

Entre muchos de sus procesos se encuentra la producción de Acido sulfúrico, que se utiliza como materia prima principalmente en la minería (extracción de metales), en la industria de fertilizantes (fertilizantes nitrogenados y fosfatados) y en la refinación del petróleo

Misión

A través de un esfuerzo constante en equipo de trabajo, lograr la satisfacción total del cliente actuando siempre con honestidad y transparencia en las negociaciones así como en nuestro laborar del día a día, que serán la base para un crecimiento sostenido de nuestra empresa, promoviendo el desarrollo de la sociedad en general y asegurando en todo momento el cuidado del medio ambiente.

Visión

Ser una empresa de referencia a nivel mundial en la industria petroquímica, ofreciendo a nuestros clientes un valor

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