Laboratorio de Desorcion
September 6, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
Short Description
Download Laboratorio de Desorcion...
Description
OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES Describir y dar a conocer el uso y aplicaciones de la operación unitaria de absorción-desorción.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS •
•
•
•
Detalla Deta llarr los los aspe aspect ctos os te teór óric icos os respe espect cto o a la oper operac ació ión n unit unitar aria ia,, establ est ableci eciend endo o compa compara racio ciones nes y aclar aclaraci acione ones s que se ameri ameriten ten para para poder llegar a comprender y diferenciar conceptos que generalmente crean confusión. Describir cada uno de los pasos y actividades a realizar en la operación unita uni taria ria ademá además s de hacer hacer hinca hincapié pié en cada cada uno de los dispos dispositiv itivos os presentes en el equipo de absorción – desorción. nco n cont ntra rarr los los usos usos y apli aplica caci cion ones es de la oper operac ació ión n unit unitar aria ia,, en la las s diferentes industrias nacionales e internacionales. !ormular !or mular conclusiones y recomendaciones recomendaciones de la investigació i nvestigación n realizada, realizada, las cuales demostrarán que tanto se ha interiorizado del tema.
FUNDAMENTO TEÓRICO 1. De Defni fnicio ciones nes I! I!o"# o"#$n $n#es #es ADSORCIÓN "a adso adsorc rció ión n es un pr proc oces eso o por por el cual cual át átom omos os,, ione iones s o molé molécu cula las s son son atrapados o retenidos en la super#cie de un material, en contraposición a la absorción, que es un fenómeno de volumen. n qu$m qu$mic ica a, la adso adsorrción ción de una una sust sustan anci cia a es su acumu cumula laci ción ón en una una determinada determina da super#cie interfacial i nterfacial entre dos fases. l resultado resultado es la formación de una pel$cula l$quida o gaseosa en la super#cie de un cuerpo sólido o l$quido. %onsidérese una super#cie limpia e&puesta a una atmósfera gaseosa. n el interior del material, todos los enlaces qu$micos 'ya sean iónicos, covalentes o metálicos metá licos(( de los átomos átomos constituy constituyente entes s están están satisfec satisfechos. hos. n cambio, cambio, por de#nición la super#cie representa una discontinuidad de esos enlaces. )ara esos enlaces incompletos, es energéticamente favorable el reaccionar con lo que se encuentre disponible, y por ello se produce de forma espontánea.
ABSORCIÓN *bsorción es la operación unitaria que consiste en la separación de uno o más componentes de una mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente l$quido con el cual forma solución 'un soluto *, o varios solutos, se absorben de la fase gaseosa y pasan a la l$quida(. ste proceso implica una difusión molecular turbulenta o una transferencia transferencia de masa del soluto * a través del gas +, que no se difunde y está en reposo, hacia un l$quido %, también en reposo. n eemplo es la absorción de amoniaco * del aire + por medio de agua l$quida %. *l
proceso inverso de la absorció proceso absorción n se le llama llama empobre empobrecimie cimiento nto o desorció desorción n cuando el gas es aire puro y el l$quido es agua pura, el proceso se llama deshumidi#cación, la deshumidi#cación signi#ca e&tracción de vapor de agua del aire.
DESORCIÓN "a desorción es una operación unitaria que implica transferencia de materia 'soluto( desde la fase liquida hacia la fase gaseosa. s una operación unitaria porque cumple con las tres leyes fundamentales, que son %onservació %onservación n de masa, masa, conserv conservació ación n de energ$a, energ$a, conservació conservación n de cantidad de movimiento. "a deso desorrci ción ón se realiz ealiza a con con las las fase fases s l$qu l$quid ida a y gase gaseos osa a fu func ncio iona nand ndo o a cont co ntra raco corrrien riente te en las las colu column mnas as vert vertic ical ales es y a equi equico corrri rien ente te en la las s horizontales, a través de un material de relleno, 'pac/ing(, con gran super#cie espec$#ca, destinado al intercambio de masas. n la desorción un gas disuelto en un l$quido se remueve de éste poniendo la corriente en contacto con un gas inerte.
%. TORR TORRES ES DE ABSOR ABSORCIÓN& CIÓN&DESO DESORCIÓN RCIÓN To""es De P'$#os ( De Re''eno
To""es )e !'$#os •
%uesti %ue stión ón fundam fundament ental0 al0 n1 de platos platos para para un deter determin minad ado o grado grado de separación, que determinarán el n1 de etapas del proceso as$ como la
•
separación entre los propios platos. 2elación l$quido3gas óptima para un compromiso económico, ya que al aumentar "34 disminuyen los costes #os 'n1 de platos( pero aumentan los costes de recuperación del disolvente.
Diámetro de la torre adecuado para evitar procesos de retroceso y elevada pérdida de carga 'caso e&tremo inundación(.
To""es )e "e''eno
n las columnas de relleno la operación de transferencia de masa se lleva a cabo ca bo de mane manera ra cont contin inua ua.. "a fu func nció ión n pr princ incip ipal al del del relle elleno no cons consis iste te en aumentar la super#cie de contacto entre el l$quido y el vapor, aumentar la turbulencia y por tanto meorar la e#cacia. * medida que aumenta el tama5o del relleno disminuye la e#ciencia de la transferencia de materia y aumenta la pérdid pér dida a de carg carga, a, por tanto tanto para para deter determin minar ar el tama tama5o 5o óptimo óptimo de re relle lleno no habrá que llegar a un compromiso entre estos dos factores. "a selección del material de relleno se basa en criterios como resistencia a la corro cor rosió sión, n, resis resisten tencia cia mecáni mecánica ca,, resist esistenc encia ia térmic térmica a y cara caracte cter$s r$stic ticas as de l$quido en en la parte moado. *demás, es necesario disponer un distribuidor de l$quido superior de la columna para asegurar que el l$quido moe de manera uniforme todo el relleno y no se desplace hacia las paredes.
*. EM EMP PA+ A+U UE dond nde e la las s part part$c $cul ula as de EMP EM PAC ACAD ADOS OS AL A, A,AR AR -"$n -"$n)o )o !$ !$c cin in/0 /0 do empacado se encuentra distribuido en la columna totalmente al azar azar.. l dise5o part pa rtic icul ular ar de las las
part part$c $cul ulas as in6u in6uye ye much mucho o
en la las s
cara caract cter er$s $sti tica cas s
de
transferencia de masa y ca$da de presión.
EMPACADOS ORDENADOS -"e/2'$" !$cin/0 en donde la distribución del empac em pacado ado sigue sigue un patró patrón n de#nid de#nido o dentr dentro o de la column columna, a, especi especialm alment ente e dise5ado dise5 ado para lograr caracte caracter$st r$sticas icas adecuada adecuadas s de 6uo y transfe transferen rencia cia de masa l empaque 'llamado relleno en spa5a( de la torre debe ofrecer las siguientes caracter$sticas0 7. )roporcionar una super#cie interfacial grande entre el l$quido y el gas. "a super#cie del empaque por unidad de volumen de espacio empacado am debe ser grande, pero no en el sentido microscópico. 8. )oseer las caracter$sticas deseables del 6uo de 6uidos. sto generalmente signi#ca que el volumen fraccionario vac$o, o fracción de espacio vac$o, en el lecho lec ho empac empacado ado debe debe ser grande grande.. l empaq empaque ue debe debe permit permitir ir el paso paso de grandes vol9menes de 6uido a través de peque5as secciones transv transversales ersales de la torre, sin recargo o inundación debe ser baa la ca$da de presión del gas.
:. ;er qu$m u$mica icamente nte in ine erte con con respe espect cto o a los los 6uid 6uido os que se está stán procesando. ener bao precio.
3. DISE DISE4O 4O DE UNA C COL OLUMNA UMNA D DE E REL RELLENO LENO O56e#i7o )e' )ise8o )e 2n$ co'2n$ )e "e''eno %ons %o nseg eguir uir el má&i má&imo mo de tr tran ansf sfer eren enci cia a de comp compon onen ente tes s con con el m$nim m$nimo o consumo de energ$a y de tama5o de columna, es decir, con el m$nimo coste.
O#"os !$"9e#"os )e )ise8o: l diámetro de la columna "os caudales de las dos fases l tipo de relleno.
D$#os )e )ise8o ;2e son conoci)os no"$'en#e: %omposición de las corrientes de entrada %ondiciones de operación de la columna0 ) y > %omposición del gas a la salida '#n perseguido( perseguido( %irculación en contracorriente
$i"e $ !"esi=n0 •
> >anque anque que contiene 2n$ so'2ci=n $oni$c$' $oni$c$' la cual es usada para la operación de absorción, esta solución se encuentra a una determinada altura para que se
traslade a la torre por gravedad ingresando por la parte superior de la misma.
•
%on ayuda de una válvula se hace ingresar a la columna empacada por la parte superior a := libras por hora de la solución l$quida la cua cu al es medi dida da por por un rotámet etrro
ubic ubica ado
en
lapa lapart rte e post poster erio iorr de la torre.
•
E' $i"e ;2e prov provien iene e de un compr compreso esorr que traba trabaa a entre ?@ y 7@@ psi.g, es pasado primero por una válvula reductora de presión, luego por un rotámetro, #ándolo en un valor de :,= pies c9bicos por minuto con ayuda de una válvula.
•
l aire ingresa por la parte inferior de la torre. torre.
•
;e debe mantener los 6uos de l$quido y gas en los valores mencionados por un tiempo m$nimo de :@ minutos para que el sistema llegue al estado estacionario.
Lo ;2e oc2""e )en#"o )e '$ #o""e
•
"a solución que ingresa por la parte superior de la torre es distribuida para que bae uniformemente por la misma.
•
"a solución baa por la columna de relleno la que aumenta el área de contacto de la solución
•
"a solución choca con el aire que va en sentido contrario
•
A
la
solución
con
nueva
concentración concentración
es
impuls imp ulsada ada hacia hacia el e&ter e&terior ior de donde donde se puede puede obtener una muestra del producto
En '$ !$"#e in?e"io" )e '$ #o""e •
%on la ayuda la ayuda de instrumentos, una parte par te de este este l$quido l$quido que que cae cae al fondo fondo,, se recoge como muestra cada = minutos.
•
sta muestra es luego titulada con ayuda de una solución ácida y un indicador ácido base. %uado se observa un resultado constante en
la concentración del 6uo de liquido de salida, se habrá comprobado que el sistema llego al estado estacionario.
APLICACIONES INDUSTRIALES "a absorción-desorción se emplea sobre todo para retirar los contaminantes gaseosos de una corriente de gas saliente de un proceso proceso como resultado resultado por eemplo de una combustión. >ambién se emplea para eliminar olores, humos y otros componentes tó&icos. *l *lgu guna nas s de la las s aplic aplicac acio ione nes s de esta estas s to torr rres es son son la sepa separa raci ción ón de 4ase 4ases s corrosivos como el sulf9rico, sulf9ric o, clorh$drico, crómico, n$trico, hidró&ido de amonio, hidró hid ró&id &ido o de so sodio dio,, etc. etc. 4ases 4ases reac reactiv tivos0 os0 ó&idos &idos de nitró nitrógen geno, o, ó&idos &idos de azuf az ufrre, et etc. c. 4ase 4ases s olor oloros osos os00 ácido cido sulf sulfh$ h$dr dric ico, o, amon amon$a $aco co,, fe feno nole les, s, formaldeh$dos, etc.
emplos de procesos absorción-desorción0 •
Se!$"$ci=n )e 'os '@;2i)os con#eni)os en e' /$s n$#2"$'. - "os l$quidos procedentes procedentes del gas natural natural son hidrocarburos hidrocarburos l$quidos que se se recuperan de los gases del gas natural en plantas de proceso. stos hidroca hidr ocarbur rburos os incluyen0 incluyen0 etano, etano, propano, propano, butanos, butanos, pentanos pentanos y otros otros componentes más pesados. stos l$quidos procedentes del gas natural se suelen suelen emplear emplear como alimentaci alimentación ón de plantas plantas petroqu$mic petroqu$micas as y se comer co mercia cializa lizan como co mo pr oducto cto l$quido l$qu ido se separ parada adame mente ntenicas del gas )nte ara ara sep separ arar ar los lo s nl$quido l$qu idos s produ del gas ga s se siguen sig uen disti distinta ntas s técnic téc as gas. siguie sig.uiente proceso0 *bsorción de lean oil.
•
E'iin$ci=n )e' SO%.- na de las aplicaciones más importantes del pr proc oceso eso de absor absorció ción n se encuen encuentra tra en las centra centrales les térmic térmicas as para para elim elimin ina ar los los cont contam amin inan ante tes s de la cor corri rien ente te gase gaseos osa a de sali salida da,, principalmente el ;B8 y %B8. )ara conseguir la absorción del dió&ido de azufr azu fre e de los gases gases de escape escape de una combust combustión ión se pueden pueden usar numerosos numero sos agentes de absorción, absorción, entre ellos0 cal, piedra caliza, ó&ido de magnesio, sosa, agua de mar o álcalis dobles. )osteriormente se puede procederr a la recuperación procede recuperación del dió&ido de azufre azufre o del ácido sulf9rico, o bien fabricar yeso a partir del producto desecho.
•
E'iin$ci=n )e SO% > CO% en 2n$ cen#"$' #"ic$.- l dió&ido de azufre se emplea en la fabricación de ácido sulf9rico. l proceso consiste en una o&idac &idación ión del del dió&id dió&ido o para para transf transfor orma marlo rlo a tr trió ió&id &ido, o, éste éste se absorve después después en agua para dar lugar al ácido. ácido. ;e debe procurar procurar que la operación de absorción sea lo más e#ciente posible para evitar las emisiones de ó&ido sulf9rico.
•
n el caso caso de que apare aparezca zca amonia amoniaco co en agua, agua, para elimin eliminar arlo, lo, el tratamiento a seguir consiste en un stripping con aire. )osteriormente se procede a la recuperación del amoniaco para poder reutilizar el aire.
PLANTA PILOTO AUTOMATI,ADA DE ABSORCIÓN ( DESORCIÓN
sta planta piloto de absorción y desorción permite el estudio del transporte de la materia de una fase gaseosa a una fase l$quida 'absorción( y viceversa 'desorción(.l l$quido absorbente se alimenta en la cabeza de la columna a través de una bomba dosi#cadora. l relleno de la columna se realiza con anillos 2aschig. l control del proceso, la supervisión y la adquisición de los dato da tos s se ll llev evan an a cabo cabo auto automá máti tica came ment nte e a trav través és de un cont contrrolad olador or de microprocesador y un softCare de gestión y supervisión espec$#co con el cual es posible controlar a distancia los siguientes parámetros de operación0 %audal del gas por absorber %audal del gas inerte o de desorción %audal de alimentación de la fase l$quida
P"o/"$$ )e ?o"$ci=n sta planta piloto permite el desarrollo e&haustivo de las siguientes temáticas0 •
• •
• •
•
%omprobació %ompro bación n del grado grado de absorció absorción n con varias varias sustancia sustancias s l$quidas l$quidas bao temperaturas diferentes En6uencia de la presión sobre el grado de absorción Deso De sorc rció ión n de uno uno o más más comp compon onen ente tes s –muy –muy lige ligerros respe espect cto o a la disolución en la cual se hallan– de la fase l$quida a la fase gaseosa por medio de un gas o vapor %álculo del n9mero de estadios teóricos Fisualiza Fis ualización ción en sinóptico sinóptico del comport comportamie amiento nto de los parámetr parámetros os de operación de la planta piloto, con actualización de los datos en tiempo real 'sólo en la versión computarizada(. )rácticas que se llevan a cabo0 – *bsorción de GH: con H8B – *bsorción de %B8 con solución de GaBH – Desorción de GH: con aire
CONCLUSIONES
•
La forma y el tipo del relleno depende depende del líquido líquido y gas a utilizar utilizar.. Para nuestro nuestro experimento se utilizó Anillos Raschig (tubitos de idrio!" cuya selección se debió a arias arias pruebas pruebas experimenta experimentales. les. #ay que recalcar recalcar que el relleno relleno tiene como característica fundamental la no reactiidad (son inertes!.
•
La se sepa para raci ción ón por por medi medio o de deso desorc rció ión n gase gaseos osa a es posi posibl ble e grac gracia ias s a la transferencia de masa masa que ocurre en la colum columna na de empaque" debido debido a que fluye el líquido por la parte superior y el aire en sentido contrario" originando que parte del soluto amoniacal al gas q atraiesa" debido a la diferencia de concentración.
•
Los anillos Raschig son los generadores de la caída de presión que obseramos durante el proceso" ya que el contacto con las sustancias las hace perder energía y esta energía perdida es la generadora de la caída de presión.
•
$l estado estado estaci estacion onari ario o de dell sistem sistema a es alcan alcanzad zado o aprox aproxima imada damen mente te a los los %& minutos" lo que eidencia un cierto tiempo hasta que se alcance el equilibrio" lo que tambi'n se eidencia al disminuir la concentración de amoniaco hasta cierto niel en el que no aría" lo que se comprueba con la titulación cido)base.
•
*tra *tra co conc nclu lusi sión ón es la que que el proc proces eso o de deso desorc rció ión n es +t +til il para para ba,a ba,arr la concentración de soluto" en un líquido que se est' traba,ando para minimizar la concentración concentració n de soluto" por e,emplo del amoniaco.
RECOMENDACIONES
•
-ontrolar o tener reisados los alores que indican los rotmetros y el manómetro" para tener controlado controlado el proceso proceso y obtener el resultado esperado. esperado. o perder perder de ista los controles para que que los parmetros se manteng mantengan an en el punto optimo" por e,emplo/ presión" temperatura" flu,o la normalidad normalidad de la operación unitaria
•
0i se pudiese" automatizar el sistema para me,orar el rendimiento y control del proceso.
•
0e recomienda que los tipos de relleno que se a a utilizar a a depender del líquido y gas a utilizar. Para nuestro experim experimento ento se utilizó Anillo Anillo Raschig (tubitos de idrio!" cuya selección se debió a arias probas experimen experimentales. tales.
•
0e debe de tomar tomar en cuenta que para para la transferencia transferencia de masa (la gradiente gradiente de concen con centra tració ción! n! se tom toman an en cuenta cuenta las siguie siguiente ntes s condic condicio iones nes// Polari Polaridad dad"" densidad y iscosidad.
BIBLIOGRAFÍA
Ic%*+, Jar Ic%*+, arre ren n ". Bperacio Bperaciones nes nitaria nitarias s en Engenier$a Engenier$a Ku$mica, Ku$mica, %uarta %uarta edición.
View more...
Comments
