1 absorcion y desorcion de gases
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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
LS/GS= (YA2- YA1)/(XA2-XA1)
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
LS/GS= (YA2- YA1)/(XA2-XA1)
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)
LS/GS= (YA2- YA1)/(XA2-XA1)
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