1 absorcion y desorcion de gases

UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO

ABSORCIÓN Y DESORCIÓN

DRA. EBELIA DEL ANGEL MERAZ

ABSORCION Y DESORCION DE GASES

ABSORCION DE GASES

Es una operación de transferencia de masa que consiste en separar un soluto gas contenido en una mezcla gaseosa por contacto con un liquido en el que es altamente soluble, es decir, el soluto gas se va a difundir en el seno del liquido.

DESORCION DE GASES

Es la operación inversa de la absorción y consiste en separar un gas disuelto en un liquido por contacto con otro gas o vapor.

Los equipos donde se llevan a cabo estas operaciones se llaman absorbedores y desorbedores, o bien columnas de absorción o columnas de desorción.

DEFINICIONES BASICAS

GAS INERTE (Gs)Es aquel gas que no interviene durante la operación de transferencia de masa, es decir, es una corriente constante.

LIQUIDO INERTE (Ls)Es un liquido que no interviene durante la operación de transferencia de masa y por lo tanto es una corriente constante.

FLUJO MOLAREs la cantidad de moles de una sustancia por unidad de tiempo, tiene las unidades de kmol/hr, mol/hr, lbmol/hr, etc.Flujo molar= (flujo másico)(masa molecular)Flujo molar = (flujo volumétrico)(densidad)/p.m

FLUJO MASICOEs la cantidad de materia, expresada en masa, por unidad de tiempo. Puede tener las unidades de ton/hr, kg/hr, lb/hr, etc.Flujo másico= flujo molar/masa molecularFlujo másico= (flujo volumétrico)(densidad)

FLUJO VOLUMETRICO

Es la cantidad de volumen de una sustancia que se transfiere por unidad de tiempo. Puede tener las unidades de : l/s, m3 / hr, ft3/s, gal/hr, etc.

Flujo volumétrico= flujo másico/densidadFlujo volumétrico= (flujo molar)(p.m)/densidad

ABSORCION ISOTERMICA E ISOBARICA DE UN SOLO COMPONENTE EN COLUMNAS DE PLATOS

O ETAPAS

L2LsXA

G2GSYA

1

2

3

4

L1LSXA

G1GSYA

A: Gas transferible

Es: # de platos ideales/# de platos reales

Es: Eficiencia global de la columna

DEFINICIONES

PLATO O ETAPA

Es una parte de la columna donde se ponen en contacto las corrientes de líquido y gas con la finalidad de intercambiar masa. Si elo líquido y el gas que salen de un mismo plato estan en equilibrio entonces se llama plato ideal o teórico.

G1: Corriente total de gases que entran al absorbedor (GS+ GA).

GS: Corriente de gases inertes, los cuales son constantes a través de la columna.

yA1: Fracción molar del gas transferible a la entrada del absorbedor.

YA1: Relación molar del gas transferible A en la entrada del absorbedor

PA1: Presión parcial del gas A en la entrada del absorbedor

G2: Corriente total degases en la salida del absorbedor.

yA2: Fracción molar del gas A en la salida del absorbedor.

YA2: Relación molar del gas A en la salida del absorbedor.

PA2: Presión parcial del gas A en la salida del absorbedor.

L2: Corriente total de líquido en la entrada del absorbedor.

LS: Corriente de líquido inerte o líquido no transferible

xA1: Fracción molar del gas A en el líquido a la entrada del absorbedor.

XA2: Relación molar del gas A en el líquido a la entrada del absorbedor.

L1: Corriente total de líquido a la salida del absorbedor.

Xa2: Fracción molar del gas A en el líquido a la salida del absorbedor.

XA2: Relación molar del gas A en el líquido a la salida del absorbedor.

ECUACIÓN DE LA LÍNEA DE OPERACIÓN DE ABSORCIÓN : YA1 > YA2 , XA2 <XA1

LS/GS= (YA1- YA2)/(XA1-XA2)

m = Pendiente de la recta

m= LS/GS

tg-1 (m) = tg-1(LS/GS)= < de la rectaECUACIÓN DE LA LÍNEA DE OPERACIÓN DE DESORCIÓN : XA2 > XA1 , YA2 > YA1


Un hidrocarburo relativamente no volátil que contiene 4% de mol de propano se extrae por acción directa de vapor sobrecalentado en una torre de extracción de platos, para reducir el contenido de propano a 0.2%, la temperatura se mantiene constante a 422 por medio de un calentamiento de la torre que opera a 2.026x105 Pa de presión. Se usa un total de 11.42 kgmol de vapor directo para 300 kgmol de líquido de entrada total. El equilibrio vapor – líquido se puede representar mediante y=25x, donde “y” es la fracción mol de propano en el vapor y “x” es la fracción mol del propano en el hidrocarburo. El vapor se puede considerar como gas inerte y no se condensara. Grafique las líneas de operación y de equilibrio, y determine el número de platos teóricos.

EJEMPLO 1:

L2 = 300 kmolxA2 = 0.0400LS =288 kmolXA2 = 0.0416

yA2 =0.4996G2= 22.8217kmolYA2 = 0.9986

L1 = 288.5771 kmolXA1 = 0.0020xA1 = 0.0020

yA1 =0.0000YA2 = 0.0000G1= 11.42 kmolGs= 11.42 kmol

LS= L2(1-XA2) = 300 kmol (1 – 0.04) = 288 kmol

GS= G1 (1- YA1) YA1 = 0 GS= G1

XA2 = xA2 XA2 = 0.04 = 0.0416 1- xA2 1- 0.04


YA2 = (LS/GS )(XA2-XA1)

YA2 = (288 kmol/ 11.42 kmol )(0.0416- 0.0020)

YA2 = 0.9986

yA2 = YA2/ 1+ YA2= 0.9986/1.9986 = 0.4996 G2= GS/ 1- yA2 = 11.42 kmol/ 1-0.4996 = 22.8217 kmol

L1= LS /1- xA2 =288 kmol /1-0.002 =288.5771 kmol

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.0450

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

X

Y

1

23

45

IDENTIFICACIÓN DEL NUMERO DE PLATOS

Una corriente de gas contiene 4.0% de mol de NH3 y su contenido se reduce a 0.5% mol en una torre de absorción empacada que opera a 293 K y 1.013 kg mol/hr y el flujo total de gas de entrada es de 57.8 kg mol/hr. (El diámetro de la torre es 0.747m) los coeficientes de transferencia de masa de película son Kya=0.0739 kg mol/s.m3 fracción mol y Kya=0.169 Kg mol/s. m3 fracción mol.a) Calcule la altura de la torre kyab) Calcule la altura de la torre usando Kya

EJEMPLO 2:

L2 = 68 kg mol/hrxA2 = 0LS =68 kg mol/hrXA2 = 0

yA2 =0.005G2= 55.7668 kg mol/ hrYA2 = 0.0050

L1 = XA1 = 0.0298xA1 = 0.0289

yA1 =0.04YA1 = 0.0416G1= 57.8 kg mol/hrGs= 55.488 kg mol/hr

YA1= yA1/1-yA1= 0.04/1-.04 =0.0416

YA2= yA2/1-yA2= 0.005/1-0.005=0.0050

GS= G1 (1- YA1)

GS= (57.8 kg mol/hr) (1-0.04)=55.4888 kg mol/ hr

G2= GS/1- YA2=(55.4888 kg mol/ hr)/(1-0.005)=55.7668 kg mol/ hr

L2= LS/(1-XA2)= (68 kg mol/ hr)/(1-0)


XA1-XA2= (YA2- YA1) (GS/LS)+ XA2

XA1=(0.0416-0.0050) (55.4888 kg mol/ hr)/(68 kg mol/ hr)

XA1=0.0298

xA1= XA1/1 +XA1=(0.0298)/(1.0298)=0.0289

L1= LS/1-xA1=(68 kg mol/ hr)/(1-0.0289)=70.0236

xA yA YA=yA/1- yA XA=xa/1- xa

0 0 0 0

0.0208 0.0158 0.0160 .0212

0.0258 0.0197 0.0200 0.02648

0.0309 0.0239 0.02448 0.03188

0.0405 0.0328 0.0339 0.0422

0.0503 0.0415 0.0434 0.0529

YA YA K

0.0416 0.0305 90.09 1 90.090.0283 0.01575 132.45 4 529.80

0.005 0.002 333.45 1 333.333 953.223

Z=

Z=2.76

=-

Z=

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