Proyecto Torres de Absorción

7/26/2019 Proyecto Torres de Absorcin

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DISEO DE TORRE DE PLATO Y EMPACADA

DIEGO NICOLS MANCERA MARTNEZ

JUAN PABLO VERGARA GMEZ

PRESENTADO A:

INGENIERO NESTOR ALGECIRA ENCISO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA

FACULTAD DE INGENIERIA

TRANSFERENCIA DE MASA

BOGOTA D.C.

201


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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION

ESQUEMAS Y FICHAS TCNICAS

CALCULOS INICIALES

Problema original Problema ese!i"i!o

Cal!#lo ara el e$#ilibrio

DISE%O DE TORRE EMPACADA

DISE%O DE TORRE DE PLATOS

COSTOS

CONCLUSIONES

&I&LIO'RAF(A


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INTRODUCCIN

El resen)e )raba*o m#es)ra el +esarrollo +el +ise,o +e #na )orre +e la)os - ema!a+a ara #nroblema +e ali!a!i.n ese!/"i!o0 s)e se basa en la absor!i.n +e CO1+e #n gas +e en)ra+a !on

sol#!i.n +e monoe)anolamina0

En el )raba*o se m#es)ra aso a aso !omo se +ebe 2a!er el +ise,o +e los +os )ios +e )orres -los !3l!#los $#e se +eben )ener en !#en)a0

El +ise,o !ons)a +e las +imensiones $#e se re$#iere ara la )orre !omo el +i3me)ro - la al)#ra +ela )orre4 los ma)eriales en los !#ales se reali5an4 a+em3s ara la )orre +e la)os +es!ribe eln6mero +e la)os - las ese!i"i!a!iones ne!esarias0 Para la )orre ema!a+a se m#es)ra #na+es!ri!i.n +el )io +e ema$#e $#e se emlea ara la absor!i.n0


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ES!UEMAS Y FIC"AS T#CNICAS

F$%&'( 1. Es$#ema Torre ema!a+a

C)*&+,( E+-((/(

HO7A DE ESPECIFICACIONES7#an Pablo 8ergara '.me5

Diego Ni!ol3s Man!era Mar)/ne5T+-'(&'( 19:C

P'$3, ;41 A)mF*&4) V)*&+5'$) / %( ; m +e #lga+a

D$7) D$8+') 14;9mA*&'(

+-((/(?49@m

A*&'( T)(* 4;1mM('$(* A!ero inoBi+able


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C)*&+,( / -*()

HO7A DE ESPECIFICACIONES

Diego Ni!ol3s Man!era Mar)/ne57#an Pablo 8ergara '.me5

A9)'$3, / CO2

C),/$.$),02

/0)-0'(.$3,

Temera)#ra 1 :CPresi.n ;41 a)m

Fl#*os m3si!os or 3reag=s m1

'as 4G@L/$#i+o ;4;

Fra!!i.n molar +e CO1'as

En)ra+a 4;9Sali+a 41

L/$#i+o En)ra+a 49Sali+a 4; absor!i.n @4

Ma)erial A!ero InoBi+able


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F$%&'( 2. Es$#ema )orre +e la)os

CLCULOS INICIALES

En es)e )raba*o se +es!ribe el +ise,o +e +os )ios +i"eren)es +e )orres +e absor!i.n ara #nroblema ese!/"i!o4 los )ios +e )orres las !#ales se +ise,aron son +e la)os - #na ema!a+a0

PROBLEMA ORIGINAL

Las resiones ar!iales +el +i.Bi+o +e !arbono sobre sol#!iones a!#osas +emonoe)anolamina


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4@ ;994 1


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G'(@$( 1 Da)os 'ra"i!a+os e$#ilibrio - oera!i.n0

En la gr3"i!a se resen)a la e!#a!i.n ara la l/nea +e oera!i.n m/nima or lo )an)o)omamos la en+ien)e ara )ra5ar la l/nea +e oera!i.n0

Ls

G s=1,1

Lsmn

Gs=18,2435

Tenien+o es)e +a)o se rosig#e al !3l!#lo +e Ls !ono!ien+o 's

Ls=G s18,2435

Don+e 's se !al!#l. !on la e!#a!i.n +e gas i+eal )enien+o !omo base +e !3l!#lo el "l#*o +e gas

Gs=0,0491Kmol/ s

Ls=0,8958Kmol/ s

TORRE EMPACADA

C(*&*) /* /$8+')

Para !al!#lar el +i3me)ro se #)ili5an las sig#ien)es eBresiones en!on)ra+as en el libro +e

)raba*o0


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a=L

'

G'( glg)

1

2=0,7570

Don+e

L'=LsM

G'=GsM

Para ob)ener +e la +ensi+a+ +el gas se as#me al gas !omo i+eal - la +ensi+a+ +el l/$#i+o ess#minis)ra+a or el e*er!i!io0

gmezcla=PTMprommezcla

RT =1,5Kg/m3

Mprommezcla=MCO 2xC O2+MO2xO2+M2x2=30,64Kg/mol

Des#s +e )ener el Kalor +e a se lleKa el Kalor a la gr3"i!a +e Eser ara !omararla - ob)enerb0 En es)e !aso ar)i!#lar se es!ogi. #na !a/+a +e resi.n +e ? N=m1 $#e es lo re!omen+a+oara )raba*ar a resi.n a)mos"ri!a4 a#n$#e la !a/+a +e resi.n #e+e Kariar +es+e 1 2as)aaroBima+amen)e ? N=m1 or me)ro +e ro"#n+i+a+ ema!a+a0 Deen+ien+o +e losre$#erimien)os +el ro!eso0 Tenien+o en !#en)a $#e

b=G

'2C!" l0,1#

g(l g )gc=0,25

Don+e

;0 gcy # se !onsi+eran ig#al a ; ara S0I0

10 C! es #n ar3me)ro roio +el ema$#e


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F$%&'( . 'ra"i!oE'

Con es)e Kalor +e b se en!#en)ra '

G'=

b g(lg )gcC!"l

0,1#=0,4978

Kg

m2

s

$ t=(G'$t)

G' =

1,5646Kg/s

0,04978 Kg

m2

s

=3,022m2

$ t=% T

2

4

T=

4$ t

% =1,961m

Se )om. #n +i3me)ro +e 14;9 m4 !on es)e se re!al!#la el 3rea - a s# Ke5 '

$ treal=% Tcatalogo

2

4 =2,15m

G'=0,4144Kg /m2 s

Tenien+o es)e Kalor se ob)iene b

b=0,0173


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De la gr3"i!a se lee #na n#eKa !a/+a +e resi.n +e 1 N= m2/m 0 Tenien+o es)as !on+i!iones

+e oera!i.n el aso a seg#ir es la Keri"i!a!i.n la !on+i!i.n +e in#n+a!i.n0 Para es)o se lleKa ala gr3"i!a el Kalor en!on)ra+o +e b 2as)a la l/nea +e in#n+a!i.n4 +on+e se lee el a en es)e !aso

a ;49 reor)a+o0 Con ese a se +e)ermina el Kalor +e L ara el !#al se genera in#n+a!i.n

L'=a G'(l g g )

1

2=16,135 &g

m2

s

En al li)era)#ra se re!omien+a )raba*ar !on #n "l#*o L $#e sea el +el #n)o +e in#n+a!i.nara es)e !aso el !orreson+e ;;41G - el L 4


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tg=y $2

y $1 d y$

(1y$g )ln [ 1y$i1y$g]

C(*&*) tg

Para +e)erminarlas se re$#iere la e!#a!i.n $#e +e)ermina la "#er5a im#lsora en )rminos +e los!oe"i!ien)es F0

1y$i1yag

=[1x$L1x$i]*L /*g

Para +e)erminar Fg se )iene la sig#ien)e e!#a!i.n

*g=1,195G

+ cG2 /3 [ d sG

'

"g(1,Lo) ]0,36

Don+e

+ cG= "G

G-.$

Para el -.$ se #)ili5. #n Kalor reor)a+o en la li)era)#ra

La Kis!osi+a+ +el gas se b#s!. en la li)era)#ra0

,Lo=,Lt/ +on+e , es la "ra!!i.n +e Ka!/o +el ema$#e - Lt/ Se )oma

+e la )abla @09 Tre-bal4 ;G ara el )io +e ema$#e se )iene $#e

Lt/=(2,09 0104 )

ds2

=0,0189

ds=0,0278

Con es)as !onsi+era!iones se ob)#Ko *g=0,00339 &mol /m2

s 0 El sig#ien)e aso es !al!#lar

*L a ar)ir +e la sig#ien)e e!#a!i.n

*L=&L1.ML C

Don+e

&L Para el ema$#e #)ili5a+o se )iene


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&L ds-$.

=25,1( dsL'

"L )0,45

+ cL0,5

Para el -$. se eKal#. la +i"#siKi+a+ +el CO1 en ag#a - en me)anol amina

+on+e +es#s se rela!ionaron me+ian)e #na rela!i.n en!on)ra+a en lali)era)#ra0Para el !3l!#lo +e la +i"#siKi+a+ se #)ili5. la !orrela!i.n ilC2ang0

El Kalor +el S!2mi+) ara el l/$#i+o se +e)ermina !omo

+ cL= "L

L-$.

&L=0,00135m /s

C=

sol

M=30,70 &mol /m3

1.ML es)3 +e"ini+o !omo

1.ML=(11$L)(11$i)

ln [(11$L)(11$i )] Con 1$i=0,0580, 1$L=0,0665 4 se ob)iene 1.ML=0,937

Tenien+o es)os +a)os se ob)iene *L=0,00388&mol /m2

s - remla5an+o es)os Kalores -

!on)ras)3n+olos !on #na la l/nea +e e$#ilibrio - +e oera!i.n en )ermino +ex -y se ob)iene lasig#ien)e gr3"i!a0


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Equilibrio

operacion

1

2

q

s

Fuerza impusora

4

G'(@$( 2. E$#ilibrio4 oera!i.n - "#er5a im#lsora0

Me+ian)e la gr3"i!a se #e+en aroBimar los #n)os $#e sirKen ara la sig#ien)e gra"i!a +el N)g

f(x) = 19.61 exp( 1.7 x )

R = !.99

"#$

G'8@$( 0 In)egral ara !3l!#lo +el n6mero +e #ni+a+es +e )rans"eren!ia +e masa en el gas N)g

Para el !3l!#lo +el N)g se +ebe +e)erminar el 3rea ba*o la !#rKa me+ian)e la in)egral

1,3

0,65

19,613e1,7004x dx=2,55=tg


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Cal!#lo H)g

Para H)g se )en/a $#e

)tg= G*ga

Don+e

G -

*g "#eron +e)ermina+os an)eriormen)e ara el !3l!#lo +el N)g

a es el 3rea e"e!)iKa ara la absor!i.n - se !al!#la

a

$p=0,044G0,31L'0,97

A es el 3rea s#er"i!ial ese!i"i!a +el ema$#e m2/m3 4 $p=266

Tenien+o es)os +a)os se ob)iene )tg=1,790m 0

Con es)os +a)os se rosig#e a !al!#lar la al)#ra0

(=)tgtg=4,57m

La al)#ra !al!#la+a se le ali!a #n sobre +ise,o +el 1 ob)enien+o #na al)#ra +e ema$#e +e(=5,48m

O'( ),$/'($), / *( )''

La )orre a+em3s +el ema$#e4 !on)iene #n elimina+or +e niebla4 #n +is)rib#i+or +e l/$#i+o4+is)rib#i+or +el gas - soor)e +el ema$#e4 )o+os es)os imlemen)os imli!an #n a#men)o en laal)#ra +e la )orre0 En es)a se!!i.n se anali5aran esos ase!)os ara o+er +e)erminar la al)#ra+es+e la base 2as)a el +is)rib#i+or +e gas0 Se #)li5o el !a)alogo Pa!e+ ToVer In)ernals'#i+eWSain)'obain0

A*&'( /* **)

Para la !a/+a +e resi.n !al!#la+a +e 1 150/m2/m

2= P

2

li3 G=0,16

S)-)' /* +-(6&

Para el soor)e +e ema$#e se es!ogi. el soor)e mo+elo ; Me)al4 !#-as +imensiones se#e+en Ker a !on)in#a!i.n


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F$%&'( . Mo+elo ; soor)e +el ema$#e

D$'$9&$/)' / *?6&$/)

Para el +is)rib#i+or se es!ogi. el +is)rib#i+or +e l/$#i+o mo+elo ;;G Me)al

F$%&'( >. Dis)rib#i+or +e l/$#i+o mo+elo ;;G Me)al

E*$+$,(/)' / ,9*$,(

Para el elimina+or +e neblina se es!ogi. mo+elo


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P*() )-)'

Para el la)o soor)e se es!ogio el mo+elo ;G Me)al

F$%&'( 10. Pla)o soor)e mo+elo ;G Me)al

TORRE DE PLATOS

Las !omosi!iones4 "l#*os - roie+a+es +el "l#i+o se )omaron +e los !3l!#los reali5a+os ara la)orre ema!a+a0 A+em3s4 se +eben 2a!er !ier)as s#osi!iones ini!iales4 $#e se regis)ran en laTabla No0 14 basa+as en las me+i+as !om#nes $#e se )ienen en es)e )io +e )orres0

Suposiciones

+H 4/) +H 49A''%*) Triang#larS-('($3, ,' ,') 4;1 +H 49K 0T

T(9*( 1. S#osi!iones ini!iales0

V*)$/(/ / $,&,/($3,

La Kelo!i+a+ +e in#n+a!i.n +el gas (4!) se +e"ine !omo 4!=5! /$ n6 +on+e 5! -

$ n 4 son el !a#+al +e oera!i.n +el gas ara $#e o!#rra in#n+a!i.n - el 3rea ne)a +el la)o

rese!)iKamen)e0 Se lan)ea +e o)ra "orma4 as/

4!=C!(LGG )1

2

Don+e C! 4 es #na !ons)an)e em/ri!a $#e +een+e +el +ise,o +el la)o4 ara el !aso +el la)o

er"ora+o el "abri!an)e lo +e"ine !omo

C!=[7log( 1

(L'

G')(GL)

0.5 )+8 ]( 9

0,020 )0.2

Es ne!esario a!larar $#e si la eBresi.n (L'

G: )(GL)

0,5

)oma Kalores en)re 4; - 4;4 s#

Kalor +en)ro +e la e!#a!i.n an)erior ser3 +e 4;0 Si )oma Kalores +e 4; a ;4 s# Kalor ser3 el


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mismo res#l)a+o0 En la si)#a!i.n +el ro!eso4 es)a rela!i.n es ig#al a 49


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Para es)e !3l!#lo rimero se +ebe !ono!er el Kalor +e la rela!i.n +e$d$ t

=8,808 $#e se

en!#en)ra en la )abla @0; Tre-bal4 ;G4 )oman+o #na rela!i.n +e 4 T0 A ar)ir +e es)a

rela!i.n - +el Kalor +e $ n en!on)ra+o an)eriormen)e se #e+e #)ili5ar la sig#ien)e e!#a!i.n

ara +e)erminar el 3rea )o)al +el la)o

$ t= $n

1$ d

$ t

=0,5216m2

L#ego se #e+e !al!#lar el +i3me)ro T +e la )orre4 +e"ini+o !omo

T=

4$ t% =0,82m

El +i3me)ro +e la )orre se aroBim. a ;4 m0 Con s)e Kalor se re!al!#l. A) 4 m10

La longi)#+ +el +errama+ero se !al!#la !omo sig#e

;=T *;=0,7m

Cal!#lan+o el 3rea se!!ional +e #n Ker)e+ero

$ d=% - T

2

4 ($d$t)=0,069m2

A2ora4 !on es)os Kalores ob)eni+os an)eriormen)e es osible !al!#lar el 3rea a!)iKa0 $ / se 2a

)oma+o !omo el 1 +el 3rea se!!ional +e la )orre0

$a=$ t2$ d$/=0,49m2

Al reKisar el "l#*o +e l/$#i+o sobre el la)o4 se en!#en)ra $#e la rela!i.n3

;=0,021

m3

s m 0

s)e Kalor es menor a 4


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21=0,666( 3;)2

3 ( ;;e!!)2

3=0,0705m

Es)as +os e!#a!iones an)eriores se resolKieron sim#l)3neamen)e 2as)a $#e los Kalores no+i"irieran signi"i!a)iKamen)e0

El !3l!#lo +e la !/a+a +e resi.n en se!o se +e)ermina +e la sig#ien)e manera

2-=4o

2G Co

2g L[0,40(1,25$ o$ n )+ 4L!do +(1$ o$n )2

]=0,01593 mEl "a!)or +e "ri!!i.n +e Fanning4f4 2a si+o le/+o +el gr3"i!o +e Moo+-0 Con #na r#gosi+a+ arael a!ero inoBi+able +e 41 m0

El !oe"i!ien)e +el ori"i!io4 CO4 se +e)ermina !on la sig#ien)e e!#a!i.n

Co=1.09(do

L)0,25

=1,296

La Kelo!i+a+ a )raKs +e #n ori"i!io Kiene +e)ermina+a or

4o=5

$0=10,126m /s

El !3l!#lo +e la !a/+a +e resi.n res#l)an)e $#e genera el l/$#i+o sobre el la)o4 2L 4 es

2L=6,1103+0,7252/0,2382/ 4aG

0,5+1,225 3z=0,0485 m

z=T+;

24a=

5

$a

Don+e4 5 es el an!2o +e "l#*o rome+io - 8a es la Kelo!i+a+ +el gas basa+a en Aa0

La !a/+a +e resi.n resi+#al es

2R=6 9 gc

L do g =0,00678m

Don+e4 Z es la )ensi.n s#er"i!ial - g la a!elera!i.n +e la graKe+a+0

La r+i+a +e resi.n en la en)ra+a +el l/$#i+o4 22 es

22= 3

2g ( 3$da)2

=0,1064 m

El re)ro!eso +el l/$#i+o en el Ker)e+ero4 23


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23=2g+22=0,1776 m

La reKisi.n +e la !on+i!i.n +e in#n+a!i.n4 !#mle !on lo ese!i"i!a+o4 s)a es)3 +e)ermina+aor

2/+23+21< t2

0,298m


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Para lo !#al4

+ cG= "g

g-$. 6 g=0,983

A2ora4


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4=1=(-2)2

%2=8,404 m3

8ol#men in)erno

4=(-20 6012)

2%2=8m3

8ol#men +e la !ar!asa

=0,404m34ext4

As/4 la !an)i+a+ +e ma)erial ne!esario es)3 +a+o or

m=4carcasa=7939&g

m30,404m

3

=3207,36&g

COSTOS

C)) )'' +-((/(

El !os)o +e la !omra +el ma)erial es ig#al a

C=!1Cb+4pCp+CP1

Don+e el Kalor +ef; +een+e +el ma)erial +e la !ar!asa4 ara el a!ero inoBi+able + ?

8 es el Kol#men o!#a+o or el ema$#e en ie


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Cp1=246,4T0,7396L0,7068

Don+e T es el +i3me)ro +e la )orre en ies - L es la +is)an!ia +e es!aleras ies

Cp1=246,411,020,73962,54 0,7068

Cp1=2810,69

Finalmen)e se remla5an es)os Kalores en la e!#a!i.n +el !os)o )o)al

C=1,716390,12+7,569813,6+2810,69

C=30.776,85>+ ?

En esos !olombianos el !os)o +e la !ol#mna +e la)os es +e [ G?1


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Documents

Proyecto Torres de Absorción