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EJEMPLO 10.6-1 Absorción de SO2 en una torre de platos

Se desea diseñar una torre de platos para absorber SO2 de una corriente de aire mediante agua pura a 293 K (68 “F). El gas de entrada contiene 20% de moles de SO2 y el de salida2% de moles a una presión total de 101.3 kPa. El gasto del aire inerte es de 150 kg de aire/h* m2 y la velocidad de flujo del agua de entrada es 6000 kg de agua/h * m2. Suponiendo una eficiencia total de los platos de 25%, ¿cuántos platos teóricos y cuántos reales se necesitan? Suponga que la torre opera a 293 K (20 °C).

SoluciónDatos de equilibrio del sistema

Xa Ya0 0.0006580.0000562 0.000790.0001403 0.001580.00028 0.004210.000422 0.007630.000564 0.01120.000842 0.018550.001403 0.03420.001965 0.05130.00279 0.07750.0042 0.1210.00698 0.212

Se calcula primero las velocidades molares de flujo

V '=15029

=5.19 kg moldeaireh.m2

L'=600018

=333 kgmolaguah .m2

Despejando Xn con:

L' ( Xo1−Xo )+V ' ( Yn+1

1−Yn+1 )=L'( Xn1−Xn )+V ' ( Y 1

1−Y 1 )

Yn+1 : 0.20Y1: 0.02X0: 0

333( 01−0 )+5.18( 0.20

1−0.20 )=333( Xn1−Xn )+5.18( 0.02

1−0.02 )

0+5.18 (0.25 )=333( Xn1−Xn )+5.18(0.0204)

1.295=333( Xn1−Xn )+0.1057

1.295−0.1057=333 ( Xn1−Xn )

1.1893333

=( Xn1−Xn )

Xn=0.00355

Para graficar la línea de operación es necesario calcular varios puntos intermedios.

Para Yn+1: 0.07 y sustituyendo en la ecuación obtenemos:

0+5.18 ( 0.071−0.07 )=333( Xn

1−0.02 )+5.18 ( 0.021−0.02 )

0+5.18 (0.07527 )=333( Xn1−Xn )+5.18(0.0204)

0.3899=333( Xn1−Xn )+0.1057

0.3899−0.1057=333( Xn1−Xn )

0.2842333

=( Xn1−Xn )

Xn=0.000855

Trazado de la curva de equilibrio y ubicación de puntos encontrados de línea de operación.

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.0080

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

0.22

0.24

De acuerdo a la gráfica se observa que el número de platos reales es de 2.4, por lo tanto el número de platos teóricos va a ser igual al número de platos reales entre el valor de la eficiencia de los mismos, que es de 25 %.

n platos teoricos=numerode platos realeseficienciade los platos

n platos teoricos= 2.40.25

=9.6