Procesos de separación por contacto continuo y humidificación

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OBJETIVOS

Al finalizar esta práctica los alumnos habrán identificado las principales características de los distintos equipos que se utilizan para llevar a cabo las operaciones de separación en las industrias de procesos.

Los alumnos aprenderán a operar una columna empacada para absorción de gases, y serán capaces de identificar, interpretar y evaluar las variables que intervienen en su funcionamiento. Ejercitaran capacitaciones de trabajo en equipo y mostraran valores de disciplina, orden y seguridad.

Introducción

Absorción. - Operación unitaria de transferencia de materia que consiste en poner un gas 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.

Desorción. - •Es la operación inversa a la absorción

                      • Es la operación unitaria en la cual uno o más componentes del líquido se            

                          transfieren al gas.

Absorción y desorción son métodos comunes para: a) remover impurezas de un gas (absorción) o b) remover impurezas de un líquido (desorción). [pic 5]

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Equipos para llevar acabo la Absorción o Desorción

• Columnas de platos
• Columnas empacadas
• Columnas de aspersión
• Columnas de burbujeo

Columnas Empacadas. - este tipo de columnas consiste en un recipiente generalmente cilíndrico, cuyo espacio interior se llena completamente (exceptuando el domo, el fondo y el espacio entre secciones de la columna) con piezas solidas de formas geométricas especiales denominadas empaques (o relleno).

En el diseño de estos equipos los factores que se determinan son la altura de empaques necesarios para manejar los gastos requeridos con caída de presión adecuada y para obtener la separación deseada del gas soluto respectivamente.

Ventajas de las columnas empacadas

• Es más conveniente para manejar líquidos o gases corrosivos.
• Retienen menor cantidad de líquido en su interior, lo cual es conveniente sobre todo cuando se manejan líquidos tóxicos o inflamables.
• Es más sencilla la construcción de una columna empacada que una de platos
• En columnas de diámetros menores de 0.60cm, conviene usar columnas empacadas, ya que los platos son difíciles de instalar y costosos.
• Presentan menor cauda de presión por etapa de equilibrio, aunque con flujos altos de gas se puede representar la situación contraria.
• Usualmente mejores en líquidos que forman espuma, por menor turbulencia.

Análisis de variables que influyen en la Absorción

En las operaciones de transferencia de masa, es necesario conocer los datos de concentración del soluto en ambas fases cuando están en equilibro. Esto se debe a que cuando se alcanza el gradiente de concentración correspondiente al equilibrio, cesa la transferencia de masa, por lo que constituye el límite teórico para la separación de los componentes de la mezcla.

La relación de equilibrio se obtiene por medio de expresiones algebraicas simples cuando las mezclas liquidas siguen la ley de Raoult o la de Henry. En casos más complejos se tendrá que usar correlaciones más complejas o se determinan experimentalmente a una presión y temperatura dadas la composición de fases cuando están en equilibrio.

La Velocidad de Transferencia de Masa esta se puede representar ya sea por flujo molar (r) en moles por unidad de tiempo o como flujo molar por unidad de área interfacial, (N), en moles por unidad de tiempo y por unidad de área.

                     r= (k)(a)(ΔC)      k=Coeficiente de trasferencia de masa mol/ tiempo*área
                    N=(k)( ΔC)         ΔC= Es la diferencia de concentración del componente absorbido en    

                                                        Ambas fases.

Área Interfacial es la superficie real que está en contacto entre las fases liquida y gaseosa. Esta área de contacto real no es el área superficial total que suministran los fabricantes de empaques ya que deben considerarse que no toda esa área se aprovecha debido a que el grado de efectividad de “mojado” en los empaques depende de diversos factores tales como la viscosidad y la tensión superficial del solvente, así como también de la distribución del flujo de líquido al circular a través de los empaques , ya que pueden presentarse canales o rutas preferenciales para dicho flujo que provocan la situación de que una cierta cantidad de empaques no sean mojados por el solvente, por lo tanto no participan en la transferencia de masa.

Gradiente de Concentraciones este nos indica el potencial que existe en un momento dado para la velocidad de transferencia de masa del soluto entre una fase y otra, el cual conviene que sea lo más alto posible, aunque se deben considerar otros factores tales como el costo que se tendría para la separación posterior del soluto de la fase liquida.

La solubilidad del gas soluto en el líquido influye en las condiciones de equilibrio y por tanto en el gradiente de concentraciones. Además de las características químicas y físicas propias del gas solito y del solvente, que determinan su solubilidad, también la temperatura y la presión del sistema ejercen influencia en la misma.

Coeficiente de Transferencia de Masa en el transporte de masa existe el denominado coeficiente de transferencia de masa al cual comúnmente se le denomina k ya sea individual o global siendo su significado físico la inversa de la resistencia al paso o transferencia de masa.

El valor de los coeficientes de transferencia de masa está en función de las velocidades de flujo de las fases, del tipo de empaque y de las propiedades físicas de los fluidos del sistema, incluyendo la difusividad.

Cálculos Absorción

 BALANCE DE MATERIA

1.-Suponer YA1 =1.5%

2.-Suponer %abs=80%=0.8

3.-Calculo de YA2

YA2[pic 7]

YA2[pic 8]

4.- Relación  min[pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

5.- Calculo del flujo de Aire

Suponer valor de altura del h20

ΔHD = 45cm H2O [pic 12]

Presión absoluta

Pabs= + 0.04354 atm = 0.8132 atm[pic 13]

Densidad del aire

ρ = [pic 14]

Qaire=104 = 104 [pic 15][pic 16]

Gs==   = 1420.359  =23.6726 [pic 17][pic 18][pic 19][pic 20]

6.-Calculo del flujo de Agua

Ls [min] = [pic 21]

Suponer el % de EXC

%Exc= 70%

Calcular [Ls]op

[Ls]op =[pic 22]

Calculo del % de Rotametro del H2O

2.1 [pic 23]

 →35.14 %[pic 24]

 Calculo del flujo de NH3[pic 25]

GA1=YA1 Gs = 0.015 * 24.699 =0.3704 [pic 26][pic 27]

QNH3 = [pic 28]

Pop = 0.7953  + 1 = 1.7953  =1320.84 mmHg =1.738 atm[pic 29][pic 30][pic 31]

[pic 32]

QNH3 OP  QNH3 STDQNH3 OP  65.46  [pic 33][pic 34][pic 35][pic 36]

QNH3 OP  = 38.1255 L/min

GA1=0.3704  * 17[pic 37][pic 38]

Calculo del % de Rotametro del NH3

38.1255 [pic 39]

 → 13.5 %[pic 40]

PREPARACION DE MUESTRAS PARA LA TITULACION

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