TIPOS DE EMPAQUES. OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR Y MOMENTUM.

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OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR Y MOMENTUM

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Tipos de empaques para columnas

Docente: Dr. Luis Alberto Flores Pren, Dr. Michel Canul Chan Alumno: Leonel Quintal Jiménez

TIPOS DE EMPAQUES PARA COLUMNAS Las columnas de relleno son muy usadas para conseguir un íntimo contacto entre dos fluidos inmiscibles o parcialmente miscibles, (gaslíquido o dos líquidos). Por tanto, es preciso seleccionar un relleno que proporcione una elevada superficie de contacto y un alto grado de turbulencia entre los fluidos. Normalmente esto se consigue a expensas de un incremento en los costes de inversión y/o en la caída de presión, debiendo realizarse el balance mencionado anteriormente. La construcción de las torres es relativamente simple. Constan de una carcasa metálica (cerámica, vidrio, plástico, etc.), completamente vertical, en cuyo interior existe un soporte sobre el que descansa el relleno. Este soporte debe tener al menos el 75% del área libre para el paso del gas. El gas se introduce por la parte inferior, y el líquido por la superior, existiendo "distribuidores" para ambos, gas y líquido. Se han desarrollado muchos tipos diferentes de rellenos para torres. Estos empaques y otros rellenos comunes se pueden obtener comercialmente en tamaños de 3 mm hasta unos 75 mm. La mayoría de los empaques para torres están construidos con materiales inertes y económicos tales como arcilla, porcelana o grafito. La característica de un buen empaque es la de tener una gran proporción de espacios vacíos entre el orden del 60 y el 90%. El relleno permite que volúmenes relativamente grandes del líquido pasen a contracorriente con respecto al gas que fluye a través de las aberturas, con caídas de presión del gas relativamente bajas. En cuanto a los rellenos, pueden dividirse en tres grandes clases: a) Sólidos troceados: son los más baratos y se utilizan en tamaños muy distintos. Ofrecen buena resistencia a la corrosión, pero son menos satisfactorios en cuanto al flujo del líquido o a la superficie efectiva para la transferencia. No son rellenos uniformes con porosidad constante, (riesgo de canalizaciones). b) Rellenos de una forma determinada: Son los más comunes en las plantas químicas (anillos Raschig, Pall, Lessing, monturas Berl, etc., y los más recientes, anillos Mini, monturas Intalox, Hy-Pak, etc.). Presentan

una gran eficacia y una baja caída de presión, encontrándose disponibles en una amplia gama de tamaños y materiales. Presentan menos riesgo de canalizaciones y mejor distribución de líquidos, pero son más caros, sobre todo los de menor tamaño. c) Rellenos de rejilla: Fáciles de fabricar, se utilizan normalmente para columnas de sección cuadrada. También se construyen de diversos materiales, originando bajas caídas de presión debido a los espacios libres entre rejillas. Son fáciles de montar, pudiéndose utilizar para suspensiones. El principal problema que presentan es la mala distribución de líquidos para flujos elevados, porque se forman canalillos, y no gotas. A continuación se presentan diferentes tipos de empaques, sus características fundamentales, usos más comunes, ventajas y desventajas-

EMPAQUE

CARACTERÍSTI CAS

Son piezas de geometría tubular cuyo diámetro es aproximadamente igual a su longitud y que se emplean Anillo de Raschig como relleno para columnas. Son una mejora de los anillos de Raschig. Estos anillos agrandan la superficie y mejoran la eficiencia de Anillo de partición transferencia. Por lo cruz general, el tamaño de los anillos es grande y es utilizado en el embalaje estructurado.

USOS COMUNES El anillo Raschig de plástico es usado en las torres empacadas en las industrias petrolíferas, química, gas de hulla, álcali-cloruro y protección medioambiental. Es usado en torres de secado, absorción, refrigeración y lavado en las industrias de petroquímica, química, metalurgia, gas y generación de oxígeno. Las características de alta resistencia mecánica, alta estabilidad química, y excelente resistencia al calor le proporcionan

resistencia altas temperaturas, acidez (excepto HF), alcalinidad, y a diversos solventes orgánicos.

Anillo de Lessing

Es un embalaje diseñado básicamente del anillo de Raschig con las particiones adentro para aumentar la superficie y para realzar la eficacia de la transferencia. Tiene una estructura de costilla curva conjugada, ambos extremos del borde exterior y una tasa de diámetro y longitud adecuada.

Anillo conjugado

Anillos cascada

Similar al anillo de cruz pero no sólo se ha cambiado la longitud y el diámetro tradicional iguales, sino que además se ha ensanchado un borde

Es usado en torres de secado, absorción, refrigeración y lavado, en las industrias de petroquímica, química, metalurgia, gas y generación de oxígeno.

El anillo conjugado puede ser usado para secar, absorber, refrigerar y regenerar torres empacadas en industrias tales como la química, metalurgia, fertilizantes, farmacia, gas de hulla y separación de aire. Planta de amoniaco sintético para la descarburación, sistemas de desulfuración, cualquier separación (de petróleo crudo, metanol, ácido orgánico, etc.), absorción

en forma de cono. También llamado anillo Mella. Posee aletas de goteo salientes y un borde exterior. Estructura de poro de tamaño grande. Anillo VPS Las monturas Berl son de porcelana, se les coloca desordenadamente, son muy eficaces y su tamaño varía entre 1,5 y 7,5 cm. Silla de Berl

Anillo de Pall

Teleretas

Es un cilindro con paredes ranuradas y lenguas o costillas internas, siendo el diámetro y la altura del anillo iguales. Los anillos son fabricados en Polipropileno (PP) y una gran variedad de metales y además están disponibles en medidas standard. Fue diseñado por A. Tell en 1956. El relleno de forma de elipse consta de muchos circos enlazados.

y desorción. Varios tipos de separación, equipos de absorción y desorción, planta de destilación de vació, sistemas de descarburación y desulfuración, separación de etilbenceno, sistemas de isooctano/tolueno. Puede ser utilizado en columnas de secado, columnas de absorción, torres de enfriamiento, en la industria química, la industria de la metalurgia, del gas de hulla, industria de producción de oxígeno, etc. Instalaciones para la absorción de alcanolamina y separación de gases ácidos, en absorbedores y separadores de carbonato de potasio caliente, extracción de líquidos en compuestos sulfurosos, torres de absorción, de destilación, extracción, etc. Ampliamente disponible en torres de lavado y refinación.

Tiene un lado Destilación, absorción de curvado suave en la gases, regeneración y cara de la cama. Se sistema de desorción. diferencia de la silla de Berl debido a una Estribo Intalox muesca en una cara. Ventajas y desventajas

EMPAQUE

Anillo Raschig

Anillos cascada

Anillo VPS

Silla de Berl

Anillo de Pall

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Excelente resistencia a los ácidos y al calor, puede resistir la corrosión de varios ácidos inorgánicos, orgánicos y disolventes orgánicos (excepto HF) y se puede utilizar en condiciones de alta o baja temperatura. Baja caída de presión, alto flujo, alta eficiencia de transferencia de masa, buena resistencia a la contaminación. Baja caída de presión, larga ampliación, alta eficiencia, fuerza perfecta, simetría racional, excelente estructura interna, espacio libre grande. Baja caída de presión, pequeña resistencia al aire, buena distribución del líquido, alta eficiencia de transferencia de masa. Baja caída de presión,

Ineficaz para la transferencia de masa, existen áreas en donde el contacto entre fases no puede ocurrir.

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Teleretas

Estribo Intalox

alto flujo, alta eficiencia, alta transferencia de masa, -buena distribución del líquido. Baja caída de presión, buen contacto gas-------------------------------líquido, bajo peso, alta -eficiencia de transferencia. Buena capacidad, baja caída de presión, pequeña resistencia al aire, buena -------------------------------distribución del -líquido, alta eficiencia de transferencia de masa.