Desorcion Gaseosa

“DESORCION GASEOSA”

I. INTRODUCCION

En muchos Procesos Industriales se combinan en una misma instalación las operaciones de absorción y de desorción, con el objetivo de recuperar el disolvente. Por ejemplo en los sistemas de absorción que utilizan aminas, donde éstas se regeneran (desorción) para su reutilización.

Normalmente, las operaciones de absorción, desorción se realizan en las denominadas torres o columnas, que son recipientes cilíndricos esbeltos, en posición vertical y en cuyo interior se incluyen dispositivos como bandejas o lechos de relleno (anillos Rasching). Generalmente, el gas y el líquido fluyen en contracorriente por el interior de la torre, cuyos dispositivos promueven el contacto entre las fases y el desarrollo de la superficie interfasial a través de la cual se producirá la transferencia de materia.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

DESORCIÓN

 Es una operación unitaria en la cual se pone en contacto una corriente liquida con una corriente gaseosa, con el fin de realizar la transferencia de uno de los componentes de la corriente liquida a la corriente gaseosa. Como puede verse es la operación contraria a la absorción, la diferencia es únicamente la dirección en la cual ocurre la transferencia de masa. Generalmente, esta operación sólo se utiliza para la recuperación o eliminación del soluto. Una buena separación de solutos entre sí, exige técnicas de destilación fraccionada.

NOTA:

No se puede aplicar a la mayoría de los metales, aunque con esta técnica se puede extraer mercurio. Los demás metales permanecen en la tierra tratada, en cuyo caso hay que volver a tratarla, o se vaporizan, y entonces pueden complicar el tratamiento de los efluentes gaseosos. Es necesario determinar la presencia de metales y su destino antes de tratar la tierra. No es una buena opción para tratar metales pesados, que no se separan fácilmente de la tierra, o ácidos fuertes, que pueden corroer el equipo utilizado para el tratamiento.

DEFINICIONES BASICAS

Caída de presión en una columna empacada: Carga e Inundación.

En cualquier tipo de torre empacada funcionando en contracorriente, con flujo de líquido constante y flujo de gas variable, la caída de presión es proporcional a la raíz cuadrada del flujo másico del gas. En la fig. 1 se grafica el flujo de gas vs la caída de presión con el flujo de líquido como parámetro.

Notar que el flujo constante del gas, un incremento en el líquido va acompañado por un incremento en la caída de presión. De manera semejante, a flujo constante de líquido, un incremento en el flujo de gas, es también acompañado por aumento en la caída de presión hasta que se alcanza la inundación. La forma de la curvas de la fig. 1 es idéntica para todos los empaques y sistemas. Algunos investigadores tratan tales curvas como dos distintas rectas, interpretando el punto de cambio en pendiente como “punto de carga”. En la fig. 1 se observa la existencia de tres zonas: (1) Zona donde no se presenta interferencia entre gas y líquido, lo cual ocurre a flujos bajos; (2) Zona de “carga” (interferencia media), a flujos superiores; (3) Zona de inundación (violenta interferencia), a muy altos flujos. No es práctico operar una torre inundada; la mayoría de las torres opera justamente por debajo o en la parte inferior de la región de carga.

Caída de presión con una sola Fase Circulante.

Cuando solo en el lecho, la caída de presión debido a un único fluido que circula a través de un lecho de sólidos empacados está razonablemente bien correlacionada mediante la bien conocida ecuación de Ergun, la cual se puede aplicar con igual éxito al flujo de gases y líquidos. Para un tipo y tamaño específico de empaque, la mencionada ecuación puede simplificarse a:

Caída de presión con las dos fases circulantes.

Para el flujo simultáneo de líquido y gas, correlaciones generalizadas de caída de presión han sido publicadas por LEVA, ECKERT y un sin número de fabricantes de empaque. Para este caso se debe usar la Fig. 2

Flujo mínimo de Gas para Deserción.

Una línea de operación que toque en cualquier punto a la curva de equilibrio, representa una relación máxima de líquido a gas, y una concentración máxima de gas saliente, tal como se muestra en la Fig. 3.

La relación (LS/ GS)max, fija el flujo mínimo de gas a utilizar en una deserción, para un flujo de líquido dado.

Altura global de una unidad de transferencia de la fase líquida (NTOT).

La altura global de una unidad de transferencia de la fase líquida, se puede calcular mediante:

Ecuación desde la cual se puede calcular el coeficiente global de transferencia de masa, de la fase líquida KL a, si se conociera la altura global de una unidad de transferencia.

Torres de Relleno

 En el laboratorio de Operaciones Unitarias de la Facultad de Ingeniería Química y Textil de la UNI se cuenta con una columna de absorción (o de desorción) del tipo de columna de empaques o relleno del tipo de relleno desordenado de anillos Rasching; de una altura aproximada de 2 metros con diámetro de la columna alrededor de 12centímetros.

 En las columnas de relleno la operación de transferencia de masa se lleva a cabo de manera continua. La función principal del relleno consiste en aumentar la superficie de contacto entre el líquido y el vapor, aumentar la turbulencia y por tanto mejorar la eficacia. A medida que aumenta el tamaño del relleno disminuye la eficiencia de la transferencia de materia y aumenta la pérdida de carga, por tanto para determinar el tamaño óptimo de relleno habrá que llegar a un compromiso entre estos dos factores.

 La selección del material de relleno se basa en criterios como resistencia a la corrosión, resistencia mecánica, resistencia térmica y características de mojado. Además, es necesario disponer un distribuidor de líquido en la parte superior de la columna para asegurar que el líquido moje de manera uniforme todo el relleno y no se desplace hacia las paredes.

III. DESCRIPCION DE LA OPERACIÓN UNITARIA

1. CONCEPTO DE DESORCION GASEOSA

La Desorción gaseosa es una operación unitaria en la cual se da una transferencia de masa de una solución liquida (gas disuelto en un disolvente) y una sustancia gaseosa.

En el laboratorio utilizamos como solución al amoniaco más agua y el gas que utilizamos fue aire (más abundante), la fuerza impulsora para que se lleve a cabo esta transferencia de masa es la Gradiente Potencia Químico, esta está relacionada con las concentraciones, entonces tenemos que el potencial químico de la solución de amoniaco es mayor que la del gas (aire), por lo tanto hay una Gradiente de Potencial del Líquido, lo que va a originar que la solución más concentrada tendrá una tendencia a migrar hacia la sustancia menos concentrada en este caso aire. Esta es la razón por la cual se da esta trasferencia de masa.

2. TIPOS DE TRANSFERENCIA DE MASA

Tenemos 3 Procesos de Separación las cuales son:

La Desorción Gaseosa

Extracción Liquido-Liquido

Destilación

3. PRINCIPIO DE OPERACIÓN

Las torres empacadas, o torres de relleno, utilizadas para el contacto continuo del líquido y del gas tanto en el flujo a contracorriente como a corriente paralela, son columnas verticales que se han llenado con empaque o con dispositivos de superficie grande. El líquido se distribuye sobre éstos y escurre hacia abajo, a través del lecho empacado, de tal forma que expone una gran superficie al contacto con el gas.

La concentración del amoniaco inicialmente vale cero en el aire y a la salida es distinto a cero, esto indica que se ha producido una transferencia de masa de amoniaco al aire. Podemos explicar que el amoniaco se transfiere de la fase liquida a la fase sólida. Para poder fundamentar, cuál es razón, ¿por qué el amoniaco se transfiere? Esto ocurre debido al potencia químico , dada por Gibbs, la fuerza natural que permite la transferencia de amoniaco es el gradiente del potencial químico, quiere decir el potencial químico de amoniaco de la fase liquida es mayor que el potencial en la fase gas, esa es la fuerza impulsora.

4. PARTES BÁSICAS DEL EQUIPO TORRE DE ABSORCIÓN

PARTES PRINCIPALES

Material del Relleno:

La mayoría empaques son de tipo anillos: Rasching, Pall, Lessin, Cross-partition y monturas como: Berl, INfalxx.

De acuerdo a lo observado, estos eran anillos Rasching, el cual se caracterizaban

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