8 Absorcion Platos

ABSORCION EN TORRE DE PLATOS

1. Determinacin del Nmero de Etapas ideales o tericas (Np idcai) > La torre de platos mayormente es una cascada en contracorriente > Por convencin loSsubndices de los flujos y composiciones de las corrientes estn

dados por el nmero de la etapa de la cual salen. ^ Npideai se halla a partir de la curva de equilibrio y la lnea de operacin > Cuando se emplea relaciones molares en la grfica, la lnea de operacin siempre

es una lnea recta

yNp+l X N P yNp+1 X N P

2. Npideai para mezclas diluidas de gases > Para mezclas diluidas de gases y lquidos, la curva de equilibrio y lnea de

operacin pueden considerarse como rectas, es decir. Lo ~ LNp ~ L y GNP+I ~ GI ~ G

> Para este caso se pueden aplicar las ecuaciones de Kremser

> Las ecuaciones de Kremser en fracciones molares son.

log y}-mx0

1 log ,4

yNp+\

log m XNp

Np=- m 1 - +

logS

mG

mG

> Para las pequeas variaciones de A desde el tope al fondo, se recomienda usar la media geomtrica de los valores en el tope y en el fondo : A - ^A^A^^

3. El factor de absorcin A > A es la relacin entre la pendiente de la lnea de operacin y la curva de

equilibrio Para A < 1 , el Np es demasiado alto y para Np infinito, el grado de separacin est limitado (Ver Figura 5.16, pag. 146, Treybal)

^ Para A > 1 , es posible cualquier grado de separacin, si se cuenta con los platos suficientes

A t L

i Fuerza impulsora

i D t Costo de operacin t Costo fijo | (por Np) t (Por D)

> Existir un valor de A ptimo, correspondiente al que de un costo total mnimo. Este valor se halla en el rango de 1.25 a 2.0

^ E inverso del valor de A , se le conoce como el Factor de Desorcin S

4. Eficiencia y Nmero de platos reales i) Primera forma > Definimos E , como la Eficiencia de Plato > Se calcula E para cada plato > En la prctica no se requiere el clculo para cada plato, basta con completar la curva

discontinua a partir de algunos clculos de E y trazar las etapas reales entre la lnea de operacin y la curva discontinua

ii) Segunda forma ^ Si E es constante para cualquier plato ^ Esto se cumple cuando la lnea de operacin y la curva de equilibrio son rectas ^ Por ejemplo, este caso se presenta cuando las soluciones son diluidas y la operacin

es isotrmica > Entonces el procedimiento de clculo es: Sea E = E M G E = Eficiencia de Murphree

E0 = Eficiencia global de plato

log \ E MGE J

iii) Tercera forma > Para clculos rpidos, pero aproximados se pueden utilizar los grficos

experimentales de los fabricantes o de la bibliografa tcnica. > Por ejemplo, se puede utilizar la Fig. 24 (Pg. 209, Treybal) que nos da el E0 para

los absorbedores de platos de campana de burbujeo. Es posible el uso de este mismo grfico para platos tipo vlvula y perforado, pero con un mayor grado de error. De igual forma se aplica la Figura 25, para el caso de torres de destilacin

mMtnL Pl.

Fig 24 (Grfico de O'Connell, 1946) para absorbedores

,. 0.8

06

o - h idrocarburos o h idrocarburos c lo rados a = h idrocarburos c o n lurfural

(destilacin ext rai . tv . i l

tXjy " volati l idad relativa i a a temperau i ra f i L = v i scos idad del liqu do l promedio de la

de iltrnontaoK'ir). ky.'in s torro

0 o





o 0




de iltrnontaoK'ir). ky.'in s torro 0 o

lo o 0 i





0 o > f t I

a.

10-" 2 4 6 l Q -3 2 4 6 , 0 -2

Fig. 25 (Grfico de O'Connell) para torres de destilacin de platos

5. E F I C I E N C I A D E P L A T O Es la aproximacin fraccionaria de un plato real con respecto a un plato ideal i) Eficiencia puntual ( E 0 G )

Es una eficiencia local en un punto particular de la superficie del plato

Absorcin Desorcin y destilacin

( GAS / LIQ adhr a dhT A

y

J > - < - Jo G ' G ' > G'

- l n /oca/ y n, local

local yn+\,local KyahL

G'

( KvahL\ EQG = l - e x p

/?ero hL=HOGNlOG , HtOG = hL K ahL entonces A w = =

HtOG U

finalmente ^OG ~ ^ ^tOG) [1]

> Es decir, podemos calcular la Eficiencia puntual de plato E O G a partir de conocer el NtOG-

> El valor de Ntoc a su vez se puede hallar de : - = + ^ [2], N N J' N ly tOG ly tG ^ ly tL , . . , 1 1 m que se deriva a partir de = 1

Ky ky kx > El valor de m es el valor promedio local, cuando la curva de equilibrio no es

una recta > Nto y NtL, se hallan de correlaciones obtenidas experimentalmente

i) Eficiencia de plato de Murphree (EMG)

Est definida como EMG = y n y n+\ yn * - y . y * viene de x n+1

iii) Relacin entre E M G y EQG

Caso I : Lquido perfectamente mezclado Donde xn,iocai = xn entonces E M G = EOG

Caso I I : Lquido en flujo tapn (sin mezclado)

EMG i:

mG' exp mG 'OG V - 1

observacin : E M G > EOG Caso t i l : Caso intermedio (ms probable)

La transferencia del soluto en el mezclado se describe en funcin de la difusividad de remolino DE

-'MG

-OG

\-e

Pasos para hallar Eficiencia de plato 1. Para las condiciones de un plato se halla NTG y NtL

0.776 + 4 . 5 7 - 0.23SVa pG5 +104.6 qlZ N ta Se,

Na. = 40 000DL0 5 (o.213 Va /?0 5 + 0.1s)0L

DL = Difusividad del soluto en el liquido

volumen del lquido _hLzZ 6

ScG =

flujo del lquido

PG DAB

Z = 2 n z = (T+W)/2

ir-Q

2. Calculamos NtoG a partir de Ec. [2] 3. Calculamos E O G a partir de Ec. [ 1 ] 4. Calculamos E M G a partir de Ec. [3]

donde 3.67 q 3.93x10"' +0.0171 V, + + 0.18 h w

5. Calculamos E M G E a partir de :

'MGE ^MG

1 + f arrastre

1 + l-F arrastre _

E arrastre = Arrastre fraccional

CONTINUACION DEL PROBLEMA DE DISEO DE UN PLATO PERFORADO

Datos Xlocai = 0.0903 Y,n-i, local = 0.18

1 yn+i

Paso 1 : De z = 1.063 m Z = 0.824 m Va = 3.827 m/s h w = 0.05 m q = 0.005 m3/s pG = 0.679 kg/m3 , DL = 5.94 x 10 9 m2/s ScG = 0.865 calculamos 6L = 1.857 s Ntc = 0.956 NtL = 4.70

Paso 2 : Calculamos con m = 2 .5 , NtoG = 0.794 Paso 3 : Calculamos E 0 G = 0.548 Paso 4 : Calculamos DE = 0.0101 m2/s , Pe = 36.2 n = 0.54

E M G = 0.716 Paso 5 : Calculamos EMGE = 0.70

Curva de equilibrio

Y* local (0.394)

Yn, local

(0.297)

yn+l, local (0.180)

m = 2.5 Yn, local se halla de la definicin de E O G

D

pend = -kx/ky = - L ' /N G'

Xlocal (0.0903)

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