Diseño De Una Torre De Desorcion

SUMARIO

Las principales operaciones industriales en el mundo se centran básicamente en 3: destilación, absorción y extracción; las cuales pueden ser diferentes estructuralmente, pero básicamente basadas en el principio de la transferencia de materia. Se construyó un modelo tomando la desorción (proceso contrario a la absorción) de acetona en agua, por medio de aire, en estado estacionario, con todas aquellas partes pertenecientes al funcionamiento a escala real de una torre de desorción de unos 35cm , en este caso empacada, con unos 20cm aproximados de altura con anillos rashing de ¼” . Instalaciones de agua-acetona, aire, tanques de almacenamiento, y un tiempo en puesta de operación de cerca de 5 min. Permitiendo observar el efecto del relleno en la operación, además de permitir hacer un estudio detallado de la transferencia de masa que allí se efectúa, tanto teórica como experimentalmente. Adicionalmente, se realizó un ejemplo del cálculo de los balances de masa y altura de la torre para una entrada asumida de líquido, entre otros datos. Estos cálculos permitieron dar una idea sobre lo que estaba sucediendo dentro de la torre y como los materiales utilizados contribuían al proceso o no, y llevar una idea de la escala a seguir, cantidades requeridas, entre otros.

INDICE

Introducción……………………………………………………………………………………..1

1. MARCO TEÓRICO…………………………………………………………………………….3

1.1 Fundamentos teóricos de la instalación………………………………………………3

1.1.1 Principales propiedades físicas y químicas del sistema a tratar……………….4

1.2Descripción de la instalación…………………………………………………………5

1.3 Diagrama de la instalación…………………………………………………………..6

1.4 Toxicidades…………………………………………………………………………..8

2. ASPECTOS TÉCNICOS, OPERATIVOS Y AMBIENTALES DEL SISTEMA A TRATAR..8

2.1 Especificaciones………………………………………………………………………8

2.2 Funcionabilidad en estado estacionario……………………………………………….9

2.3 Costo…………………………………………………………………………………..9

3. APENDICE………………………………………………………………………………….10

3.1 Ejemplo relacionado de los cálculos relacionados al balance de masa y altura del equipo…………………………………………………………………………………………..10

BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………………13

INTRODUCCIÓN

En la ingeniería química, se tratan aquellos procesos industriales en los que las materias primas sufren transformaciones para obtener productos finales útiles para el ser humano; pero la mayoría de las veces estos procesos no se llevan a cabo en un proceso individual, sino que siempre se obtienen varias etapas, las cuales son llamadas operaciones, que se repiten a través de los diferentes procesos. En las transformaciones de la materia, por lo general el producto final no se obtiene completamente puro, siempre existirán residuos, desechos, materia no deseada, etc., bien sea que ocurra una reacción química en la operación o no. Es por esto que, existen operaciones unitarias que se utilizan para cada requerimiento en especial, bien sea obtención de un producto, eliminación, lavado, entre otros.

Muchas veces estas operaciones son requeridas para cumplir ciertos requerimientos ambientales, un ejemplo es la eliminación de CO2 y H2S a partir del gas natural o del gas de síntesis por absorción en disoluciones de sales de aminas o alcalinas, así como también, el lavado de amoniaco a partir de una mezcla de amoniaco y aire por medio de agua.

Anexo a esto, en el siguiente documento se tienen las bases para hacer el diseño de una torre empacada para la eliminación de acetona de una mezcla de acetona y agua por medio de aire, basándonos en las diferencias de solubilidad de los componentes.

La Acetona se fabrica principalmente mediante los procesos de peroxidación del Cumeno o la des-hidrogenación del Alcohol Isopropílico (2 – Propanol). En el primer proceso, que es el utilizado en mayor proporción, el cumenose oxida hasta hidroperóxido, el cual se rompe para producir Acetona y Fenol. En este proceso se producen grandes cantidades de Benceno como subproducto. En el segundo proceso, que es mucho más costoso, el Alcohol Isopropílico se deshidrogena catalíticamente para obtener Acetona e Hidrógeno. En muchos países como Rusia, Egipto, Brasil e India, se utiliza la fermentación de almidón de maíz y melazas para la producción de Acetona; algunas compañías recuperan la Acetona como un subproducto de otros procesos industriales, como la producción de Ácido Acético y de Etanol.

La acetona se utiliza principalmente como disolvente y como compuesto intermedio en la producción desustancias químicas. Sus principales aplicaciones son la producción de Metil Metacrilato, Acido Metacrílico y Metacrilatos de mayor tamaño, Bisfenol A, Metil Isobutil Cetona, aplicaciones médicas y farmacéuticas (compuesto intermedio y solvente para drogas, vitaminas y cosméticos), como solvente para revestimientos, resinas, tintes, barnices, lacas, adhesivos y en acetato de celulosa. La Acetona también presenta usos en la industria alimenticia como disolvente de extracción para grasas y aceites, y como agente de precipitación en la purificación del azúcar y el almidón.

La demanda de acetona es de un gran número de industrias que requieren este producto, lo cual la hace parte indispensable en el desarrollo industrial a nivel mundial; siempre que sea responsable su producción, y que pueda minimizarse sus pérdidas, el menor impacto ambiental, optimizar su proceso; para así no desperdiciar sin perjudicar el ambiente, este recurso químico tan utilizado en la industria.

A continuación se muestra cómo puede recrearse una torre de desorción que permite separar de una mezcla liquida de Acetona y agua con aire, con fines prácticos.

1. MARCO TEÓRICO

1.1 Fundamentos teóricos de la instalación

Uno de los procesos más comunes en la industria es la absorción, el cual es un proceso de transferencia de materia cuya finalidad es separar uno o varios componentes de una mezcla gaseosa o corriente gaseosa por disolución en un líquido, el cual se denomina solvente. La absorción puede ser física si la separación es por disolución, o química si en la separación alguno de los compuestos reacciona con el solvente seleccionado.

La operación inversa, separación de uno o varios constituyentes de una mezcla líquida por vaporización en un gas, se llama desorción.

En la industria es más común la absorción de la acetona de una mezcla gaseosa mediante agua, debido a la solubilidad que tiene la acetona en el agua en muy alta, y se logra descontaminar el aire para ser liberado al ambiente, luego de un proceso.

Existen diversos tipos de absorbedores, dentro de ellos pueden destacarse las columnas empacadas o relleno, el cual consiste en una columna cilíndrica equipada con entrada de gas y un espacio de distribución en la parte inferior, una entrada de líquido, y un distribuidor en la parte superior; las salidas para el gas y el líquido por l parte superior e inferior respectivamente y una masa de cuerpos con características específicas, denominados relleno, que tienen como fin maximizar el área de contacto entre las 2 fases, para obtener una mayor separación.

Existen numerosos tipos de relleno que van de distintos materiales dependiendo de la eficiencia que se desee y el costo que se desee invertir en la torre; así como también existen diferentes estructuras para los rellenos dentro de la torre, bien sea que se necesite el relleno al azar u organizado.

El contacto del líquido con el gas una vez distribuido en la parte superior del empaque, fluye en forma de una película delgada sobre la superficie mismo durante el recorrido descendiente de la operación, aunque en algunos lugares la película tiende a aumentar de espesor y disminuir en otros, de modo que el líquido se agrupa en pequeñas corrientes y fluye a lo largo de todo el empaque. Para evitar que ocurra una canalización (escape de líquido por las paredes de la columna) se recomienda el uso de una relación entre los diámetros del relleno y la torre D/d >30, para anillos rashing. D/d>15 anillos pall. D/d>10 para todo tipo de monturas.

Principales propiedades físicas y químicas del sistema a tratar.

Propiedades físicas de la acetona: La acetona es uncompuesto carboxílico, el cual presenta puntos de ebullición más bajos que los alcoholes de su mismo peso molecular. No hay grandes diferencias entre los puntos de ebullición de aldehídos y cetonas de igual peso molecular. Los compuestos carboxílicos de cadena corta son solubles en agua y a medida que aumenta la longitud de la cadena disminuye la solubilidad. En la tabla N°1 se observan las propiedades físicas principales de la acetona.

Tabla N°1 Propiedades físicas de la Acetona

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