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LABORATORIO DE INGENIERA QUMICA II
Ing. CARLOS ANGELES QUEIROLO
Universidad Nacional del Callao
Facultad de Ingeniera Qumica
PRCTICA N 11: ABSORCIN DE GASES
OBJETIVO
Evaluar la relacin lquido gas en una torre de absorcin con empaques.
FUNDAMENTO TERICO
La absorcin de gases es una operacin con transferencia de masa entre dos fases:
una gaseosa y otra lquida, donde uno o ms componentes de una mezcla gaseosa se
transfiere a un lquido, debido a la solubilidad de stos en el lquido. El lquido a
menudo es denominado solvente mientras que los componentes que se transfieren
se denominan solutos.
La absorcin gaseosa puede ser un fenmeno puramente fsico, aunque tambin
puede involucrar la disolucin del soluto en el lquido, seguido de una reaccin
qumica con los constituyentes de la solucin lquida.
La absorcin gaseosa es una operacin con transferencia de masa indirecta, en la
cual se pone en contacto una mezcla gaseosa con un lquido (solvente),
preferentemente con el propsito de disolver uno o ms componentes del gas
(solutos) y obtener una solucin de stos en el lquido.
Comnmente se emplea para la recuperacin de solutos, antes que para la
separacin de un soluto de otro hasta un nivel significativo que requiere de otras
tcnicas de separacin como la destilacin fraccionada.
El soluto se transfiere desde la fase gas a la fase lquida a una velocidad que
depende de:
Las concentraciones del soluto en el gas y en el lquido
Los coeficientes de transferencia de masa en cada fase
La solubilidad del soluto en el lquido
El rea de superficie interfasial disponible en el equipo de contacto.
Algunos ejemplos tpicos de importancia en la aplicacin de la absorcin o desorcin
son los siguientes:
Separacin del SO2 de gases de chimenea por absorcin en soluciones alcalinas.
Separacin del CO2 de gases de combustin por absorcin en soluciones
acuosas de aminas (etanolaminas).
Separacin de propano y otros componentes pesados del gas natural por
absorcin en un aceite de hidrocarburos.
Separacin de nafta y querosene del gas-oil procedente de una unidad de
destilacin por desorcin con vapor de agua.
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Ing. CARLOS ANGELES QUEIROLO
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El solvente debe ser relativamente no voltil, econmico, no corrosivo, estable, no
viscoso, no espumante y de preferencia no inflamable.
En lo referente a los equipos utilizados en la absorcin, se han diseado equipos
para favorecer el contacto entre el gas y el lquido de la manera ms eficiente
posible.
De acuerdo a cual es la fase dispersa tenemos los siguientes equipos:
Si la fase gas es la que se dispersa:
- Tanques con agitacin mecnica
- Torres de bandejas o platos
Si la fase lquida es la que se dispersa:
- Lavadores tipo Venturi
- Torres de paredes mojadas
- Torres pulverizadoras
- Torres con empaques
Una torre es un cilindro vertical provisto en su interior de una serie de dispositivos
internos (bandejas o empaques) que favorecen el contacto entre las fases gaseosa
y lquida, y por lo tanto ayudan a la transferencia de masa entre las fases Los
equipos utilizados con ms frecuencia en los sistemas industriales de absorcin de
gases son las torres de bandejas y las torres con empaques.
.
Generalmente en estos equipos, las fases gaseosa y lquida fluyen en sentido
contrario, es decir en contracorriente. La fase gaseosa fluye en sentido
ascendente debido a una cada de presin, mientras que la fase lquida lo hace en
sentido descendente por gravedad.
El uso de una torre de bandejas o platos implica el contacto por etapas entre las
fases gaseosa y lquida, mientras que el uso de una torre con empaques o rellenos
implica que en este tipo de equipos el contacto entre las fases es continuo.
EQUIPO DE ABSORCIN
La columna de absorcin de gas ha sido diseada para
demostrar los principios de la absorcin de gases y para
proporcionar formacin prctica en la operacin de una
planta de absorcin de gas.
Especificaciones
Unidad de columna empacada para absorcin de gases
constituida por una columna de vidrio borosilicato,
formada por dos troncos de 750 mm de longitud cada
uno y con un dimetro interno de 80 mm.
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La columna contiene anillos Raschig de vidrio borosilicato de 10 mm. (Superficie
especfica = 500 m2/m3).
Tanque de alimentacin para el solvente, de acero inoxidable, de 50 litros de
capacidad.
Boma de alimentacin centrfuga, de acero inoxidable, para hace circular el
solvente.
Un compresor giratorio para bombear el aire en la columna
Medidor de caudal para el solvente (60 600 litros/hora)
Medidor de caudal para el aire (20 200 litros/minuto).
Medidor de caudal para el CO2 (2 22 litros/minuto).
Descripcin
La columna de absorcin de relleno se compone de dos secciones de acrlico
transparente de 75mm de dimetro unido un extremo a otro, instaladas
verticalmente en un marco de acero.
La columna est rellena con anillos Raschig de vidrio 10 mm x 10 mm, que son
representativos de los tipos de relleno utilizados en la absorcin de gases.
El lquido para el proceso se almacena en un tanque de alimentacin rectangular de
50 litros y una bomba centrfuga se utiliza para suministrar el lquido a la parte
superior de la columna donde cae a travs del relleno y vuelve al tanque. Un
medidor de flujo de rea variable en la lnea de recirculacin da una lectura
directa del caudal.
El gas a ser absorbido es normalmente dixido de carbono y se puede tomar de un
cilindro presurizado, que se coloca adyacente a la columna. Este gas pasa a travs
de un medidor de flujo de rea variable calibrada y se mezcla con una corriente de
aire tambin de velocidad de flujo, mediante un compresor giratorio situado en el
marco. Por consiguiente, la relacin de gas / aire en la mezcla que entra a la
columna se conoce y se vara fcilmente.
Entrando por la base de la columna, la mezcla gaseosa se eleva a travs del lecho y
se pone en contacto en contracorriente con el lquido que fluye hacia abajo de la
columna.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Preparar 250 ml de una solucin 0.03 M de NaOH y el indicador fenolftalena.
Llenar el tanque hasta 3/4 de su nivel con agua destilada, de preferencia
desionizada.
Encender la bomba G1 y regular el caudal de agua a 200 litros/h
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Encender el compresor P1 y regular el caudal de aire a 30 litros/minuto.
Abrir lentamente la vlvula del CO2 y regular el caudal a 15 litros/minuto.
Despus de 15 minutos, en condiciones estacionarias, tomar una muestra de
150 ml del lquido salida del fondo de la columna.
Medir 100 ml de la muestra y titular con la solucin de NaOH.
Repetir la toma de muestras cada 10 minutos, por tres veces, as como la
titulacin.
CLCULOS
Calcular la concentracin del lquido de salida
CCO2 = (VT x 0.03)/Vmuestra
Calcular la concentracin del gas de salida mediante los balances de materia
Calcular la relacin LS/GS utilizada
Utilizando los datos de equilibrio del sistema encontrar la relacin LSmnimo/GS