Laboratorio de Ingeniería Química III 2012-1

Absorción de CO2 en una Columna Empacada

PROBLEMA

Se desea absorber el 50% de CO2 de una corriente gaseosa compuesta por aire y bióxido de carbono en una columna empacada con anillos Raschig. El flujo de la alimentación está entre (0.09 - 0.12) kgmol de mezcla/h con una composición entre (20–23) % en masa de CO2. Para lograr esta absorción, se ensayarán tres flujos comprendidos entre (4 - 8) L/h de monoetanolamina-agua (MEA) al 15% en masa. Calcular:

1.- El flujo de solución de MEA en L / h que logre esta separación.

2.- El coeficiente volumétrico global de transferencia de masa KYa.

DATOS EXPERIMENTALES

CUESTIONARIO

1.- Para cada flujo de solución de MEA utilizado y mediante un balance de materia establecer:

a) La ecuación de la línea de operación.

b) Calcular la concentración del líquido a la salida en relación molar.

c) Trazar la línea de operación junto a la curva de equilibrio del sistema CO2 - MEA en agua al 15 % en peso (Gráfica1). Indicar qué representan los dos extremos.

d) Calcular el % de CO2 absorbido y el % de CO2 removido.

2.- ¿Qué cambio(s) se observa(n) en la línea de operación al variar el flujo de solución de MEA y cómo se relaciona con el % de CO2

absorbido?

3.- De acuerdo a los resultados del punto 1, ¿de qué depende la composición del líquido a la salida de la columna?

4.- Calcular la relación (L’s / G’s) de operación para cada flujo de solución de MEA utilizado. L’s = kgmol de agua / h, G’s = kgmol de aire /h.

1 Práctica #5: Absorción de CO2 en una Columna de Absorción.

Laboratorio de Ingeniería Química III 2012-1

5.- Utilizar la Gráfica 1 para indicar mediante trazos cuál es la fuerza directora o impulsora de la transferencia de masa.

6.- ¿Cuál sería el valor máximo de la concentración del líquido a la salida? ¿Es posible obtener esta concentración? Explicar su respuesta.

7.- Desde un punto de vista operativo, ¿qué significa la relación (L’s / G’s) mínimo?

8.- Utilizar la Gráfica 1 para calcular el número de unidades de transferencia de masa para cada corrida experimental de acuerdo a la siguiente ecuación de diseño:

9.- Calcular el coeficiente volumétrico global de transferencia de masa KYa en (kmol de CO2 transferidos / (h m3 kgmol CO2 transferidos / kgmol Aire).

10.- A partir de la ecuación de diseño, calcular para cada corrida experimental, las alturas de las unidades de transferencia.

10.- Elaborar una gráfica de HUT y NUT contra los flujos de solución de MEA utilizados (Gráfica 2). ¿Qué comportamiento observa? Discutir sus resultados.

11.- Elaborar una gráfica de KYa contra flujo de solución de MEA (Gráfica 3). ¿Cuál es el comportamiento observado?

12.- ¿Cuál es el flujo de solución de MEA al 15% que produce una separación (absorción) de CO2 en la corriente gaseosa del 50%?

CONCLUSIONES

2 Práctica #5: Absorción de CO2 en una Columna de Absorción.