"Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación"UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA

FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA

CURSO : Operaciones Unitarias II

2015

DOCENTE : Ing. Aquiles Bendezú Bendezú

IX ciclo

INTEGRANTES : Campos Pachas, Mei GuadalupeCastillón Valenzuela, KeylarFlores Cahuana, Dania MaxhineGutierrez Medina, EstefaniSalas Rubio, Brenda JacquelineSotelo Núñez, Renato Javier

TEMA : DESORCIÓN

DEFINICIÓNEs una operación unitaria en la cual se pone en contacto una corriente líquida con una corriente gaseosa, con el fin de realizar la transferencia de uno de los componentes de la corriente líquida a la corriente gaseosa. Por definición la desorción es lo contrario a la adsorción; la eliminación de materia desde un medio adsorbente, usualmente para recuperar material.

Es una operación continua a la absorción y en ella un gas disuelto en un líquido es arrastrado por un gas inerte quedando eliminado del líquido inicial. En algunas ocasiones la desorción también se emplea para determinar la destilación súbita

Entre los procesos industriales en los que se aplica la desorción están el despojamiento (stripping) de fracciones del petróleo (derivados), por medio de vapor recalentado que no se condensa en el despojador.

FUNCIONAMIENTOExisten tres procedimientos para realizar esta operación que son:

a) Hacer pasar un gas inerte o vapor de agua por el líquidob) Suministrar calor al absorbente líquidoc) Disminuir la presión sobre el líquido

Entre los requisitos que debe cumplir el agente de despojamiento están el de ser fácil de separar del gas y que no se produzcan reacciones con peligro de envenenamiento.

Los agentes despojadores más corrientes son el aire, el nitrógeno y el vapor de agua.

En muchos procesos industriales se combinan en una misma instalación las operaciones de absorción y de desorción, con el objetivo de recuperar el disolvente.

Normalmente, las operaciones de absorción, desorción y rectificación se realizan en las denominadas torres o columnas, que son recipientes cilíndricos esbeltos, en posición vertical y en cuyo interior se incluyen dispositivos como bandejas o lechos de relleno. Generalmente, el gas y el líquido fluyen en contracorriente por el interior de la torre, cuyos dispositivos promueven el contacto entre las fases y el desarrollo de la superficie interfacial a través de la cual se producirá la transferencia de materia.

PROCESO DE DESORCIÓN

En la representación gráfica del la curva de trabajo debe caer por debajo de la línea de equilibrio, puesto que y* > Y en todo el intervalo normal de operación.

El método de cálculo es semejante para el de la absorción, se diferencian por los signos usados en las expresiones por elsentido contrario de la transmisión de masa.

Contacto Gas-Liquido

Líneas de Operación Considerando una operación bajo condiciones isobáricas, isotérmicas, continuas, y estado estacionario, se puede representar el contacto gas-liquido como una línea de operación en el diagrama X-Y. L´ = flujo molar de absorbente libre de soluto. G´=flujo molar de gas libre de soluto. X=razón molar de solución en base solvente libre (de soluto) Y=razón molar de soluto a soluto libre en el gas.

Si no hay vaporización del solvente, L´ , y G´ permanecen constantes. Considerando el equilibrio Gas-Liquido

El equilibrio gas liquido para soluciones diluidas puede ser descrito por: • 𝐾𝑖 = / 𝑃• 𝐾𝑖 = / 𝑃• 𝐾𝑖 = / 𝑃• 𝐾𝑖 = / * 𝑃

Si no hay vaporización del solvente, L´ , y G´ permanecen constantes. Considerando el equilibrio Gas-Liquido:

• 𝐾𝑖 = / (Ley deRaoult)𝑃• 𝐾𝑖 = / (Ley de Raoult modificada )𝑃• 𝐾𝑖 = / (Ley de Henry)𝑃• 𝐾𝑖 = / * (solubilidad)𝑃

El equilibrio gas liquido para soluciones diluidas puede ser descrito por:

Contacto Gas-Liquido: Equilibrio

Equilibrio x-y & X-Y: Notar cuando x,y <<1En caso de efecto de temperatura en equilibrio la curva de equilibrio gas liquido cambia. Recordar la ecuación de van´t Hoff:

𝑙𝑛 (𝐾𝑇 2

𝑘𝑇 1)=∆𝐻 °𝑅 ( 1𝑇1

− 1𝑇 2

)

DIFERENCIAS ENTRE DESORCIÓN Y ADSORCIÓN

DESORCIÓN ADSORCIÓN Por definición la desorción es lo contrario a la adsorción; la eliminación de materia desde un medio adsorbente, usualmente para recuperar material.

  Proceso mediante el cual un sólido poroso (a nivel microscópico) es capaz de retener partículas de un fluido en su superficie tras entrar en contacto con éste

Se produce la extracción de la fracción volátil de una disolución mediante el contacto del líquido con un gas; la transferencia de masa ocurre desde el líquido al gas.

 Acumulación de una sustancia en una determinada superficie interfacial entre dos fases.

En la química, especialmente cromatografía, la desorción es la capacidad para que un producto químico se mueva con la fase móvil.

La adsorción por carbón activado es una tecnología bien desarrollada capaz de eliminar eficazmente un amplio rango de compuestos tóxicos

CINÉTICA DE LA DESORCIÓN

La velocidad de desorción, R-des, de un adsorbato de una superficie se puede expresar en la forma general:Rdes = k NXdondex : orden de la cinéticak : constante de velocidad para el proceso de desorciónN: concentración superficial de las especies adsorbidas

Clases de desorción

Existen dos tipos de desorción:

Desorción gaseosa. Desorción térmica.

DESORCIÓN GASEOSA Es transferir dinámicamente los

gases a una solución mientras elimina gases atrapados o disueltos no deseados.

Aplicaciones de la desorción gaseosa

Tratamiento de aguas ácidas - eliminación de CO2: desorción ofrece control de corrosión mediante la

desorción de CO2 de la solución y reduciendo la relación CO2 / HCO3. Los costos operativos de instalación y de capital son bajos gracias al diseño operativo y al poco espacio ocupado.

Eliminación de metano: El metano es fácil de eliminar del agua gracias al proceso de desorción.

Reducción de radón: La desorción gaseosa es idealmente adecuada para sacar el radón del agua debido a la constante de la ley de Henry y al diseño operacional presurizado. La excelente eliminación del radón se logra en espacios mínimos a bajos costos operativos y de capital. (Mazzei, 2009).

DESORCIÓN TÉRMICA La desorción térmica elimina las sustancias

químicas dañinas del suelo y otros materiales, como lodo y sedimentos, utilizando calor para transformar dichas sustancias químicas en gases. Esos gases se recolectan empleando un equipo especial. El polvo y las sustancias químicas dañinas se separan de los gases y se eliminan con seguridad y el suelo limpio se regresa al sitio. La desorción térmica no es igual a la incineración, que se emplea para destruir las sustancias químicas.

Tipos de desorcion termica

Fuego Directo: El fuego se aplica directamente sobre la superficie de los medios contaminados. El propósito principal del fuego es para desorber los contaminantes de la tierra aunque algunos contaminantes pueden ser oxidada térmicamente.

Indirecta Fired: Un secador rotatorio de fuego directo calienta una corriente de aire que, por contacto directo, desorbe agua y los contaminantes orgánicos del suelo. La aireación térmica de baja temperatura, desarrollado por la Corporación de Servicios Ambientales Canonie es un buen ejemplo de sistema indirecto cocido que ha sido utilizado con éxito para eliminar compuestos de DDT de la familia de la tierra.

Calentador indirecto: Un secador rotatorio externo despedido volatiliza el agua y los compuestos orgánicos de los medios contaminados en un flujo de gas portador inerte. El gas portador es posteriormente tratada para separar o recuperar los contaminantes. XTRAX Sistema ™ desorción térmica es un proceso mediante desorción indirecta calentada seguido por un tratamiento de gases de alta energía lavador, que elimina correctamente> 99% de PCB de suelo contaminado.

Aplicaciones de la Desorcion Termica

La desorción térmica funciona bien en todos los sitios de suelos secos y con determinados tipos de contaminantes, como fueloil, alquitrán de hulla, sustancias químicas que preservan la madera, y los solventes. A veces la desorción térmica funciona donde no se pueden emplear otros métodos, como en sitios con gran cantidad de contaminación en el suelo.

La desorción térmica puede resultar más rápida que la mayoría de los demás métodos. Eso es importante en el caso de que deba eliminarse rápidamente la contaminación del sitio contaminado para que se pueda emplear para otros fines. A menudo cuesta menos construir y operar el equipamiento para la desorción térmica que el equipamiento que requieren otros métodos de descontaminación que emplean calor. La EPA ha seleccionado la desorción térmica para descontaminar 59 sitios Superfund.

Aplicaciones de la Desorcion Termica

Aplicaciones de la Desorcion Termica

La desorción térmica es eficaz para separar materia orgánica de desechos de refinerías, desechos de alquitrán de hulla, desechos del tratamiento de la madera y desechos de pinturas. Puede separar solventes, plaguicidas, bifenilos policlorados, dioxinas y fuel-oil de tierra contaminada. El equipo puede tratar hasta 10 toneladas de tierra contaminada por hora.

Aplicaciones de la Desorcion Termica

A veces la desorción térmica funciona donde no se pueden emplear otros métodos, como en sitios con gran cantidad de contaminación en el suelo.La desorción térmica puede resultar más rápida que la mayoría de los demás métodos. Eso es importante en el caso de que deba eliminarse rápidamente la contaminación del sitio contaminado para que se pueda emplear para otros fines. A menudo cuesta menos construir y operar el equipamiento para la desorción térmica que el equipamiento que requieren otros métodos de descontaminación que emplean calor.

Estructura de las máquinas de Desorción

1 Evaporador

2 Cámaras de desorsión

1 Condensador

Válvulas

Intercambiadores De calor

Intercambiadores De calor

Válvulas

MÀQUINARIA UTILIZADA EN LA DESORCIÓNA) COLUMNAS DE RELLENOEstá formada por columnas de empaques o relleno; tienen una altura aprox. de 2m. con diámetro de la columna alrededor de 12cm. En las columnas de relleno la operación de transferencia de masa se lleva a cabo de manera continua. La función principal del relleno consiste en aumentar la superficie de contacto entre el líquido y el vapor, aumentar la turbulencia y por tanto mejorar la eficacia.

Deben ser químicamente inertes. Deben tener una cierta resistencia mecánica elevada. Deben permitir el paso adecuado de las dos

corrientes. Deben permitir un buen contacto entre las dos fases. Deben ser de costes bajos, es decir, económicos.

La mayoría de los rellenos son hecho de material inerte y ligero

Características de los rellenos

Hay rellenos de muchas formas y dimensiones diferentes, se pueden situar de forma ordenada, si el volumen del relleno es grande (5-20cm) o desordenada si el volumen del relleno es pequeño (5-50mm). Lo que usualmente se utiliza son los anillos Rasching mayores de 5-8cm de diámetro y se sitúan de forma ordenada. A medida que aumenta el tamaño del relleno, la eficacia de la transferencia de materia, va disminuyendo y por tanto aumentan las pérdidas de carga. 

TAMAÑO ÓPTIMO DEL RELLENO- Selección de material del relleno- La ordenación del material inerte

(relleno)

B) COLUMNAS DE PLATOS

- Cada plato constituye una etapa, puesto que sobre el plato se ponen los fluidos en contacto íntimo

- El número de platos teóricos o etapas en equilibrio depende de lo complicado de la separación.

- El diámetro de la torre depende de las cantidades de liquido y gas que fluyen a través de la columna por unidad de tiempo.

- Alta eficacia de transferencia de materia (depende de la calidad y tiempo de contacto).

- El tiempo de contacto depende de la laguna líquida sobre cada plato la cual debe ser profunda y de velocidades relativamente elevadas del gas.

Una corriente de gas en forma de pequeñas burbujas, es introducida en el liquido. Si el diámetro del tanque es pequeño, el burbujeador localizado en el fondo del tanque puede ser un simple tubo abierto.

El propósito del burbujeo es poner en contacto el gas burbujeado con el liquido.

Circulación de las dos fases en contracorriente.

Se utilizan cuando se requiere una caída de presión muy baja.

C) COLUMNAS DE BURBUJEO

El liquido puede atomizarse en una corriente gaseosa por medio de una boquilla que dispersa al liquido en una aspersión de gotas

El flujo puede ser a contracorriente, o en paralelo

Baja caída de presión de gas Costo de bombeo de liquido

elevado, debido a la caída de presión por la boquilla atomizadora

La tendencia del liquido a ser arrastrado por el gas es considerable.

C) COLUMNAS DE ASPERSIÓN

La desorción es una operación unitaria muy importante a nivel industrial debido a la gran variedad de usos y aplicaciones que tiene en las diversas actividades industriales, sobre todo en la de purificación ecológica del agua de procesos industriales

El proceso de alimentación de las columnas de relleno es generalmente llevado a contracorriente, es decir la solución liquida entra por la parte superior de la torre, y el gas que absorberá al elemento a separar entrará por la parte inferior de la torre y así la solución viene de arriba a abajo y el gas se mueve de abajo a arriba, absorbiendo o desorbiendo el gas deseado.

La forma y el tipo del relleno depende del liquido y gas a utilizar. 

Para la transferencia de masa (la gradiente de concentración) se toman en cuenta las siguientes condiciones: Polaridad, densidad y viscosidad.

CONCLUSIONES