Desorcion Informe Final

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS AREA DE TECNOLOGÍA DE LA DE LA Producción

LABORATORIO Nª5: DESORCIÓN GASEOSA

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CURSO: FISICOQUIMICA Y OPERACIONES UNITARIAS Docente: Ing. Parra Osorio, Hernán Julio

Sección: TP213 – U

Integrantes: Alanya Cusihuaman, Abraham Abraham Daniel Alcarraz Vela, Miguel Ángel Arica Andrade, Salvatore Fernando Fernando Blas Bernardo, Janet Kenia Cabrera Manrique, Carlos Alberto

GRUPO: 1 CICLO ACADÉMICO: 2017-2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENÍERIA INDUSTRIAL Y SISTEMAS

ÍNDICE

PÁG 1.

Introducción .................................................................................................. 3

2.

Resumen ....................................................................................................... 6

3.

Descripcion de la desorción ........................................................................ 9

4.

Partes de la máquina .................................................................................... 9

5.

Funcionamiento ............................................................................................ 9

6.

Conclusiones .............................................................................................. 10

8.

Bibliografía .................................................................................................. 10


1. Introducción Objetivos 

Estudio del comportamiento de la caída de presión en el caso de una columna empacada (empaque seco) variando la velocidad del gas.

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Estudio del comportamiento de la caída de presión en el caso de una columna empacada con velocidad del líquido constante.

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Estudio del comportamiento de la caída de presión en el caso de una columna empacada variando la velocidad del líquido.

2. Resumen Se explicara dos operaciones unitarias que son inversos para poder entender mejor cada operación, absorción y desorción. La absorción es una operación unitaria de transferencia de materia que consiste en poner en contacto un gas con un líquido, para que este se disuelva determinados componentes del gas, dejándolo libre de los mismos. La absorción puede ser física o química, según que el gas se disuelva en el líquido absorbente o reaccione con él dando un nuevo compuesto químico. La desorción es la operación unitaria contraria a la absorción, en ella, un gas disuelto en un líquido es arrastrado por un gas inerte, siendo eliminado del líquido. Estas operaciones se pueden llevar a cabo en columnas de platos y de relleno y también en torres de pulverización, que son columnas vacías en las que el líquido entra a presión por un sistema de ducha, circulando al gas en sentido contrario. La absorción se emplea en la industria para la eliminación de gases ácidos (CO2, SO2) en corrientes gaseosas, mediane distintas corrientes líquidas (agua, disolución de sosa, aminas).


3. Descripción Desorción Es la operación unitaria contraria a la absorción. En ella un gas disuelto en un líquido es arrastrado por un gas inerte siendo eliminado del líquido. Si ponemos aire en contacto con una solución de amoniaco-agua, algo de Amoniaco dejará el líquido para entrar en la fase gaseosa. En el laboratorio de Operaciones Unitarias de la Facultad de Ingeniería Química y Textil de la UNI se cuenta con una columna de absorción (o de desorción) del tipo de columna de empaques o relleno del tipo de relleno desordenado de anillos Rasching; de una altura aproximada de 2 metros con diámetro de la columna alrededor de 12 centímetros. A continuación procederemos a explicar cada uno de estos conceptos.

Columnas de relleno En las columnas de relleno la operación de transferencia de masa se lleva a cabo de manera continua. La función principal del relleno consiste en aumentar la superficie de contacto entre el líquido y el vapor, aumentar la turbulencia y por tanto mejorar la eficacia. A medida que aumenta el tamaño del relleno disminuye la eficiencia de la transferencia de materia y aumenta la pérdida de carga, por tanto para determinar el tamaño óptimo de relleno habrá que llegar a un compromiso entre estos dos factores. La selección del material de relleno se basa en criterios como resistencia a la corrosión, resistencia mecánica, resistencia térmica y características de mojado. Además, es necesario disponer un distribuidor de líquido en la parte superior de la columna para asegurar que el líquido moje de manera uniforme todo el relleno y no se desplace hacia las paredes.


Se tienen varios tipos de relleno: 

Rellenos Desordenados:

Son aquellos que se descargan simplemente dentro de la torre durante la instalación y se dejan caer al azar. Los rellenos irregulares más empleados en el presente son de fábrica, los tipos más comunes son: 

Los anillos Rasching son cilindros huecos, con una gama de diámetros de

entre ¼ y 4 pulgadas, o más; pueden fabricarse de barros cerámicos o de porcelana, materiales útiles para el contacto con muchos líquidos, excepto álcalis y ácido fluorhídrico; es útil excepto en atmósferas fuertemente oxidantes, de metales y de plásticos Los anillos metálicos de paredes finas ofrecen la ventaja de ser livianos.

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Los rellenos en forma de silla de montar, tales como los Berl y los Intalox,

se encuentran en tamaños de ½ a 3 pulgadas, hechos de base cerámico, aunque pueden fabricarse de con cualquier material que se le da forma mediante estampado.


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Rellenos Ordenados:

Estos pueden ser del tipo: Rellenos Raschig, apilados al tresbolillo. Anillos doble espiral. Rejas de madera. Grillas con orificios vertederos. Ofrecen las ventajas de una más baja caída de presión con un mayor caudal de los fluidos, usualmente a expensa de un costo de instalación más elevado.

Tipos de Relleno Cuerpos de relleno típicos a. Montura Berl b. Montura Intalox c. Anillo Raschig d. Anillo Pall


4. Partes del equipo de la Torre de desorción 

Bomba de descarga

Constituido por un tanque de almacén, este elemento sirve para almacenar el líquido, que para nuestra experiencia era el amoníaco acuoso.

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Torre de empaque

La torre empacada es una torre de vidrio en la cual la solución acuosa de NH3 entra en contacto con el aire. En este equipo es donde se encuentra la parte fundamental del proceso de desorción que son los empaques y que en nuestro caso son los empaques de tipo “Raschig”

los cuales están hecho de vidrio.

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Parte de unión

En esta parte esta instalado un soporte que deja solo el paso del agua a un cierto caudal.


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Parte inferior

Donde se acumula el líquido con menor concentración. Es aquí donde el líquido ya tiene una menor concentración. Y se tiene una llave para tomar las muestras necesarias.

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Platos de soporte

Además de soportar el peso del relleno, los platos de soporte deben de estar diseñados para permitir un flujo relativamente no restringido del líquido y del gas. Con los tipos de platos que se muestran en la Figura, el líquido desciende a través de las aberturas hacia el fondo y el gas asciende a través de la sección superior.

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Anillos rasching

Son utilizados en las Industrias Químicas reuniendo baja pérdida de presión, buena eficiencia y economía. Como toda línea de rellenos cerámicos Celene, los anillos Raschig son fabricados de porcelana química densa y no porosa, y exenta de hierro, ofreciendo máxima resistencia al choque térmico. Son observados controles dimensionales durante todo el proceso de fabricación, para permitir por muchos años un rendimiento constante en la producción de la torre.


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Rotámetro para el aire que ingresa

Este instrumento se encargar de medir el flujo del gas (aire comprimido), su unidad de medida es pies cúbicos/minuto y toma en cuenta la temperatura y la densidad que se encuentran .

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Rotámetro para la solución:

Es un instrumento que mide el caudal del líquido. Su unidad es psi. Igual que el rotámetro de gas su mecanismo para la medición se basa en el equilibrio de fuerzas. Trabajamos a este caudal aproximadamente 60 lbs/pulgada 2.

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Filtro del aire

Usado para poder separar las partículas provenientes con el aire desde el ambiente, de esta forma el aire entra sin impurezas hacia la torre.


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Válvula reductora de presión

Regula la presión a la que ingresa el aire comprimido.

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Tubo de ingreso de la solución

Entrada de la solución amoniacal por la parte superior.

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Entrada y salida del aire

Es de aquí que se extrae las muestras para su respectivo análisis.

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Tanque de recepción de agua

Aquí se deposita el agua que ha sido separado del amoniaco.


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PLC

Es un controlador automatizado. Tiene la función de controlar el nivel mínimo y máximo en el que se debe acumular el líquido, para luego ser recogido y llevado hacia el tanque de recepción. Su accionamiento es sobre el encendido y apagado de la bomba.

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Controlador manual

Es un controlador manual, en su interior tiene elementos para regular y controlar. Controla el nivel mínimo y máximo del líquido.

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Bomba de absorción

Es la máquina que se encarga de desalojar el líquido acumulado, para llevarlo al tanque de recepción de agua.


5. Funcionamiento

1) Ingreso del líquido (solución de Agua y amoniaco)

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El líquido en este caso solución de agua y amoniaco 0,1N está a un nivel superior al sistema donde está la torre empacada.

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Es transportada a la parte superior de la torre empacada por una tubería y su flujo es controlado por un rotámetro a 60 lb/h (PPH) pound per hour.

2) Ingreso del gas (aire)

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El aire ingresa por una tubería y debido a la alta presión es reducida por medio de una válvula reductora de presión.

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Luego es filtrada debido a partículas sólidas, condensados, entre otros

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Para controlar el flujo se usa el rotámetro a 4 Pie3/min (SCFM) Standard cubic feet per minute


3) Desplazamiento del gas (aire) en contra de la caída del líquido (solución de agua y amoniaco)

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El gas en este caso aire que ingresa a una presión en la parte inferior de la torre empacada interactúa con el líquido por medio del área de los empaques que en este caso son anillos raschig de vidrio en el cual se da la transferencia de materia

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Al llegar a la parte superior de la torre el gas (aire) que ahora contendrá amoniaco ve reducida su presión por lo que habrá una caída de presión.

4) Control de altura máxima y mínima de la solución resultante

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Luego de la interacción líquido gas en este caso solución de amoniaco con aire tendrá como resultado una solución menos concentrada la cual se depositara en la parte inferior de la torre empacada

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Pero esta acumulación debe estar controlada debido a que el flujo de salida muchas veces no es mayor que el flujo de entrada y esta solución resultante podría mezclarse con la ranura para muestra o hasta pasar el soporte del empaque.

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Por ello se usa una bomba succionadora en la parte inferior conectada a la salida de la torre empacada para controlar el flujo de salida y es depositada. Para optimizar el control se usa en este caso dos métodos: Regulación mecánica graduando manualmente el nivel mínimo y máximo en el cual encenderá la bomba. Regulación por PLC graduando el nivel mínimo y máximo automático computarizado.


6. Conclusiones La desorción es una operación unitaria muy importante a nivel industrial debido a la gran variedad de usos y aplicaciones que tiene en las diversas actividades industriales, sobre todo en la de purificación ecológica del agua de procesos. El proceso de alimentación de la torre empaquetada de desorción es generalmente llevado a contracorriente, es decir la solución liquida entra por la parte superior de la torre, y el gas que absorberá al elemento a separar entrará por la parte inferior de la torre y así la solución viene de arriba a abajo y el gas se mueve de abajo a arriba, absorbiendo o desorbiendo el gas deseado. La forma y el tipo del relleno depende del liquido y gas a utilizar. Para nuestro experimento se utilizó Anillo Raschig (tubitos de vidrio), cuya selección se debió a varias probas experimentales. Hay que recalcar que el relleno tiene como característica fundamental la no reactividad (son inertes). Los anillos Rasching son los generadores de la caída de presión que observamos durante el proceso, ya que el contacto con las sustancias las hace perder energía y esta energía pérdida es la generadora de la caída de presión. La separación por medio de desorción gaseosa es posible gracias a la transferencia de masa que ocurre en la columna de leche empacada. Debido a que el amoniaco es menos denso que el agua (0.817gr/cm 9) , será este quien será arrastrado por el aire dejando al líquido más pesado Para la transferencia de masa (la gradiente de concentración) se toman en cuenta las siguientes condiciones: Polaridad, densidad y viscosidad.


7. Bibliografía F. MOLYNEUX. Ejercicios de Laboratorio de Ingeniería Química. Ed. Blume. Madrid. 1969. CABE y SMITH. Operaciones Básicas de Ingeniería Química. Ed. Severté. Barcelona.1981. Barbosa-Cánovas. Operaciones Unitarias en la Ingeniería de Alimentos. 1999.

Desorcion Informe Final

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