ABSORCIÓN GASEOSA_1

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Recopilacin de material de apoyo

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ABSORCIN GASEASA

ABSORCIN GASEOSA

1. DEFINICIN DEL PROCESO

La absorcin gaseosa constituye una operacin de transferencia de masa desde la fase gaseosa a una fase lquida al ponerse estas en contacto; con el propsito de disolver los componentes del gas soluble en el lquido y lograr la separacin de la fase lquida y los dems componentes del gas no solubles, esta operacin es bsica en Ingeniera Qumica ya que en el campo de las separaciones gaseosas se utiliza para:

Deshumidificar el aire y otros gases,

Para eliminar de los gases industriales los olores e impurezas objetables tales como el dixido de carbono.

Para recuperar vapores de valiosos solventes de las mezclas diluidas con aire, y otros gases

Para fraccionar mezclas de gases de hidrocarburos que contienen sustancias tales como metanos, etanos, propileno, etileno, y propanoDESCRIPCIN DEL PROCESO:

Como ya se dijo el proceso de absorcin es una operacin de transferencia de masa entre la fase gaseosa y la fase lquida, donde se debe reunir las siguientes condiciones:

Condiciones de desigualdad en las concentraciones de cada fase, y que las concentraciones en la fase gaseosa sean mayores que las concentraciones en la fase lquida, para permitir que el flujo de materia se realice de la fase gaseosa a la fase lquida, el lquido disolver las sustancias solubles formando una solucin con estas y por ende una separacin entre esta nueva solucin y los gases restantes

Cuando un vapor absorbido por el lquido se separa de l por medio de un gas no soluble en el lquido la operacin se denomina Desorcin, siendo opuesta a la absorcin en cuanto a que representa transporte de materias desde la fase lquida a la fase gaseosa, en virtud que la concentracin del lquido es mayor que la del gas.

En el caso ms sencillo de Absorcin ninguno de los absorbente lquidos vaporizaran y el gas contiene solamente un constituyente

Por ejemplo el amonaco presente en una mezcla aire amonaco, se disuelve en H2O lquida, a temperatura ambiente, puesto que el amonaco es soluble en H2O y el aire es casi insoluble; el H2O lquida no vaporizar en forma apreciable a temperatura ambiente por lo tanto solo se transferir el amonaco de la fase gaseosa al H2O lquida, en vista que el amonaco se transferir a la fase lquida, su concentracin aumentar hasta que el amonaco disuelto con aquel presente en la fase gaseosa; cuando este equilibrio se alcance ya no se transferir mas amoniaco puesto que ya no hay potencial ( concentracin) necesario para la transferencia de masa

El proceso de Absorcin puede realizarse en forma puramente fsico o puede envolver solucin del material en el lquido, seguido por reaccin qumica con uno o varios sustituyentes en la solucin

Este proceso se puede llevar a cabo de diferentes maneras, como en el caso de Difusin a travs de membranas porosas o en la superficie de cuerpos slidos utilizados como rellenos de torres

SUGERENCIAS EN LA ELECCIN DEL SOLVENTE

1. SOLUBILIDAD La solubilidad gaseosa en lneas generales es indispensable para producir la absorcin por parte del lquido del solvente y por ende la separacin del soluto gaseoso.

Esta solubilidad debe ser elevada, aumentando as la efectividad de absorcin y por lo tanto disminuye la cantidad necesaria del solvente

Una solucin de un gas en un lquido ejerce, a una temperatura y concentracin definida, una presin parcial del gas disuelto tambin determinada. La solubilidad de un gas vara con la presin total, si sta es grande. Este efecto es pequeo a presiones menores de una 5 atmsfera y se desprecia siempre excepto en los trabajos a alta presin.

Gases diferentes presentan grandes diferencias en la presin parcial que ejercen sus soluciones en el equilibrio. Por ejemplo, si el gas forma un compuesto qumico estable con el lquido absorbente, su presin parcial ser nula en amplias zonas de concentracin, a condiciones que quede algo de disolvente libre.

En general cuanto ms baja es la presin parcial del gas disuelto en una solucin de concentracin dada, se dice que es ms soluble

Una cantidad dada de un lquido disolver cualquier cantidad de cualquier gas, tanto si es muy soluble o ligeramente soluble de acuerdo a la presin parcial del gas disuelto en la fase en contacto con el lquido.

Un caso especialmente importante de solubilidad gaseosa es cuando la curva de solubilidad es una lnea recta. En tal caso, el gas sigue la ley de Henry y la curva de solubilidad est representada por la ecuacin

En la que: P = presin parcial del gas soluto, atm.

H = constante de la Ley de Henry

X = Fraccin molar del soluto de la fase gaseosa.

2. VOLATILIDAD:El solvente deber tener una presin de vapor baja, ya que el gas residual de una operacin de Absorcin se halla generalmente saturado con el solvente y puede ocasionar mucha prdida Si es necesario para recuperar la parte evaporada en la primera operacin puede utilizarse un segundo lquido menos voltil

Esto se hace por ejemplo en el caso del absorbente hidrocarburado, cuando se utiliza un solvente relativamente voltil en seccin principal del absorbedor, a causa de las caractersticas superiores de solubilidad y el solvente volatilizado se recupera del gas con un aceite no voltil.

3. CORROSIVIDAD:Debe ser poco corrosivo para evitar desgastes y permitir mayor economa

4. COSTO:

Debe ser econmico, as las prdidas no resultan costosas.

5. VISCOSIDAD:Se requiere una viscosidad baja para lograr una absorcin rpida y adems mejorar las caractersticas de inundacin en las torres de Absorcin, da cadas de presin en el bombeo y buena caracterstica de transferencia calorfica.

6. OTRAS CONDICIONES:El solvente en lo posible deber ser no toxico, no inflamable, Qumicamente estable y deber tener un alto punto de congelacin

PRINCIPALES TIPOS DE TORRES DE ABSORCIN:

TORRES DE RELLENO

Consta esencialmente de una columna cilndrica o torre provista de una cmara de distribucin del gas en la parte inferior; una entrada y un sistema de distribucin de lquido en la parte superior; salida para el gas y el lquido en el tope y en el fondo respectivamente. Un lecho de unidades slidas inertes que rellenan la columna y que reciben el nombre de relleno. Este puede ser distribuido al azar o tambin puede ser colocado ordenadamente en la torre. El relleno colocado ordenadamente en la torre presenta canales interrumpidos a travs del lecho y originan menores cadas de presin que el colocado al azar en donde el gas se ve obligado a cambiar frecuentemente de velocidad y direccin.

El gas que contiene el soluto, gas rico, entra a la torre mediante un distribuidor situado debajo y asciende a travs de ste circulando en contracorriente con el lquido

El funcionamiento del relleno establece una gran superficie de contacto entre el gas y el lquido, favoreciendo el ntimo contacto entre las fases. El soluto contenido en el gas es absorbido por el lquido que entra a la torre, saliendo aqul pobre en soluto por la parte superior.

El rea de relleno por unidad de volumen del mismo, es expresada mediante el factor a y es definida como m2 de superficie hmeda activa por m3 de volumen relleno. Las variables que controlan este factor son las velocidades msica de cada fase, la viscosidad, la densidad, forma, y tamao del mismo relleno y las caractersticas de mojado de ste. El valor del factor a es necesariamente un valor promedio dado que el grado de hmeda del relleno vara a punto dentro de la torre. Esto no quiere decir que sea proporcional a la superficie especfica total del relleno seco, expresada mediante el factor av, aunque las unidades de menor tamao tendern naturalmente a dar ms superficie hmeda por unidad de volumen. Esta falta de proporcionalidad es debida principalmente a tres causas:

Desigualdad de distribucin de lquido sobre La seccin transversal de la torre.

Falla del lquido en mojar toda la superficie de cada partcula individual del relleno.

Superficie inactiva en los puntos de contacto entre las partculas de relleno en las cuales el lquido permanece estancado y se satura de soluto muy rpidamente.

MATERIAL DE RELLENO

El relleno representa la parte ms importante de estos equipos, Su propia seleccin envuelve un claro entendimiento de caractersticas operacionales y efecto sobre el funcionamiento, debido a diferencias fsicas significantes entre varios tipos de relleno

Un relleno debe cumplir los siguientes requisitos:

Ser qumicamente inerte para dos fluidos que circulan por la torre

Tener gran resistencia mecnica sin un peso excesivo

Permitir un paso adecuado de ambas corrientes sin originar una retencin de lquido, o cada de presin excesiva

Proporcionar una superficie interfacial grande entre las fases (lquido gas).

Tener un costo relativamente bajo, por consiguiente, la mayor parte de los rellenos se construyen con materiales baratos, inertes y relativamente ligeros, tales como arcilla, porcelana, grafito, etc. O tambin anillos metlicos de pared delgada construida en acero y aluminio.

Mediante unidades de relleno de forma irregulares o huecas se consiguen grandes espacios vacos, con una porosidad del 60 % o superior que permiten flujos elevados de la fase en operaciones donde la corrosin es factor muy importante, los rellenos de cermicas generalmente resultan menos costosos y ms apropiados, donde existe alta alcalinidad o donde exista la presencia de fluor los rellenos apropiados son los plsticos o carbn

TIPOS DE RELLENO: TABLILLAS DE MADERA Se utilizan cuando la solucin de pasar sobre ella sea neutra o dbilmente cido o alcalino, el enfriamiento del agua de los condensadores es una construccin tpica de torres de relleno de este tipo. COQUE: El coque tiene la ven