Diseno de Torres de Absorcion de Platos Para El Proceso de Absorcion Aire - So2 - Agua

INDICE I.

INTRODUC INTRODUCCION CION..... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. ........

II.

.....................................................................................2 OBJETIVOS.......................... OBJETIVOS.................................................... ............................................ .................. .....................................................................................3

III.

II.1 II.1.1 .1 OBJE OBJETI TIVO VO GENE GENER RAL II.1. II.1.2 2 OBJETI OBJETIVO VO ESPECI ESPECIFIC FICO O

MARCO MARCO TEORICO TEORICO..... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............. ................ ........ .....................................................................................4 III.1............... III.1.......................... ..................... ..................... ...................... ..................... ....................................... ............................. ABS ORCION....... ORCION................. ..................... ..................... ..................... ..................... .................................... ..........................

IV. IV.

..................................................................................................

INGENIERIA DE PROCESO........................... PROCESO................................................. ......................

4

.....................................................................................5 IV.1........ IV.1................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... .................................... ......................... MA MAT T ERIA PRIMA IV.1.1 IV.1.1 GASES DE COMBUST COMBUSTION ION IV.1 IV.1.2 .2 AG AGUA UA IV.2........ IV.2................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... .................................... ......................... DES CRIPCION DEL PROCESO................ PROCESO........................... ........................................... ................................

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca. Qu'(%ca. T)&&" T)&&" !" A*+)&c%,# VI.1.5 CALCULO CALCULO DEL COSTO DE LA TORRE................. TORRE............................ ............... .... ........................................................................................ 24

VII.

CONCLUSIONES..... CONCLUSIONES............................... .................................................... ................................ ......

VIII.

27 REFERENCI REFERENCIALES ALES..... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ................. ............ 28

ANEOS ...................................................... ..................................................................... .......................... ............. 29


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca. Qu'(%ca. T)&&" T)&&" !" A*+)&c%,#

!uando cualquier componente gaseoso absorbido en un líquido se separa de aquel por medio otro gas "no soluble en el líquido#, la operación operación se denomina denomina desorción desorción o stripping , siendo opuesta a la absorción en cuanto a que representa transporte de materia desde la fase liquida a la gaseosa. $ado que los efectos t%rmicos que acompaan a la absorción suelen ser muy pequeos, supondremos que estas operaciones se verifican isot%rmicamente.


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca. Qu'(%ca. T)&&" T)&&" !" A*+)&c%,#

b# $eterminar $eterminar el número número de platos platos teóricos teóricos c# $eterminar $eterminar la eficie eficiencia ncia de la column columna a d# $eterminar $eterminar el número número de platos platos reales reales e# $eterminar $eterminar el diámet diámetro ro de de la la column columna a f# $eterm $etermina inarr la la altu altura ra de la column columna a


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca. T)&&" !" A*+)&c%,#

III.

MARCO TEORICO

III.1ABSORCION La absorción de gases es una operación en la cual una mezcla gaseosa se pone en contacto con un líquido, a fin de disolver de manera selectiva uno o más componentes del gas y de obtener una solución de %stos en el líquido. Por e4emplo, el gas obtenido como subproducto en los 5ornos de coque, se lava con agua para eliminar el amoniaco6 despu%s se lava con un aceite. Para eliminar los vapores de benceno y de tolueno. Para que el molesto sulfuro de 5idrógeno sea eliminado de un gas de este tipo o de 5idrocarburos gaseosos naturales, el gas o los



IV. IV.1

INGENIERIA DEL PROCESO MATERIA PRIMA

IV.1.1 GASES DE COMBUSTION -e determinó la composición de los gases de combustión por estequiometria, productos de la reacción de o7idación de un combustible residual de composición conocida, se supo de combustión completa, aadiendo un 89 : de e7ceso de aire.



Tabla 1.2. Propiedades físico1químicas del 0gua Propi!a! 3ormula Aasa Aolecular, g.mol18 iscosidad, 2> B!, cp. +ensión -uperficial a 2> B!, dinasCcm $ensidad, DgCmE, ?B!

IV.2

@2' 8; 9.;?< =2 8999

DESCRIPCION DEL PROCESO

-e va a eliminar el -'2 del gas de producto de la combustión de un aceite residual. Para esto, el gas se lavara con agua *l gas entra a 9.=8 mECmin, a una temperatura de 2> B! y 8 atm, que contiene 9.9?> : en volumen de -'2, el cual se le eliminara un <9 : en



9.89 9.9> 9.92

$allar%o& '  (

X =

Y

p pT

C ( g S O2) ∗1 mol S O2 100 g H 2 O ∗18 H 2 O 64 g S O2 1 mol H 2 O

E.<> 8.?> 9.>>



9.999=9

9.9999>??


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca.

T)&&" !" A*+)&c%,#

.

.0

./

.5

# !SO2"

.4 Cu&a !" Eu%l%*&%) .3

.2

.1

T&a#+-"&"#c%a !" Ma+a I

P$. 1


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca.

T)&&" !" A*+)&c%,#

CURVA DE E"UILIBRIO

T&a#+-"&"#c%a !" Ma+a I

P$. 11



V.

DISEÑO DE LA PRIMERA TORRE DE ABSORCION *l gas entra a 9.=8 mECmin "9.92< HmolCmin#, a una temperatura de 2> B! y 8 atm, que contiene 9.9?> : en volumen de -'2, en la primera torre se eliminara el =9 : de -'2. *l flu4o de agua entra a 9.E<2 HmolCmin, a 2> B y 8 atm *n la tabla 8.? se muestran los datos de operaciónG

Tabla 1.). -olubilidad del -'2 en agua a 2> B! y 8atm Ca,!al Molar %ol/%i0 D0&i!a! lb/pi# Ma&a Mol,lar +/%ol

Air * SO2

A+,a

9.92< 9.9==FF E9

9.E<2 F2.88E 8;



@allamos

Ls= L0 ( 1− x 0 ) =0.392

X NP

Gs

=

Y NP +1−Y 1 X NP − X 0

G

Gs

=

Y NP +1−Y 1 X NP − X 0

kmol kmol ∗( 1−0 )=0.392 min min

G s=G NP ( 1 − y NP + 1 )= 0.029

L s

L s

kmol kmol ∗( 1−0.00045 )=0.028986 s s





O b j e c t 6 2


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca.

T)&&" !" A*+)&c%,#

CURVA DE E"UILIBRIO ( OPERACI5N PARA LA PRIMERA TORRE DE ABSORCION

T&a#+-"&"#c%a !" Ma+a I

P$. 1/

O b j e c t 6 2


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca.

T)&&" !" A*+)&c%,#

.

.0

./

.5

# !SO2"

.4 Cu&a !" Eu%l%*&%) .3

.2

.1

.

T&a#+-"&"#c%a !" Ma+a I

P$. 10

Cu&a !" O6"&ac%)#



V.1.1 CALCULO DEL NUMERO DE PLATOS TEORICOS !alcularemos mediante m%todo analítico por ser más e7acto. Para ello se usan las ecuaciones X n =

Y n

( m−1 )∗Y n + m

Ls Y n+ 1 = ( X n − X 0 ) + Y 1 Gs

Para nuestro proceso





f =

[ 0.00045 −0.00042583 ]∗[ 0.0000233 −0.0000215 ] [ 0.00058228 −0.00042583 ]∗[ 0.0000331− 0.0000215 ] −11

f =

4.3506 ∗10

−9

1.81482 ∗10

=0.2397

*l número de platos teóricos esG

¿ plaos eoricos =2+ 0.2397 ¿ plaos eoricos =2.2397



6.1.# CALCULO DEL DIAMETRO DE LA TORRE @allamos G& y L& kmol ∗30 kg min ∗60 min 1 kmol ∗2.205 lb 1 'ora lb =115.101 G& =0.029 ' 1 kg kmol ∗18 kg min ∗60 min 1 kmol ∗2.205 lb 1 'ora lb = 993.5088 L& =0.392 ' 1 kg



(

62.113 −0.07766 * + =0.21 0.07766

* + =7.668

!alculo de

)( ) 0.5

72 20

0.2

pie s * G

Para un sistema conocido no espumante a la presión atmosf%rica * =0.9 * + = 0.9∗7.668 * =6.901

pie s

!alculo de

A n


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca. T)&&" !" A*+)&c%,# A T =0.06776 pie

2

!alculo de 1

( ) ∗ =( )

1 =

1

4∗ AT

0.5

2

4 0.06776 2

0.5

1 =0.2937 pie

Para un  =20 p!lg se cumple 1 0 4 pies 1 =0.2937 pie = 0.8952 m


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca. T)&&" !" A*+)&c%,# H = 4.57 m

¿ plaos reales=10 P=1 am3 1 ¯¿ 2

2

1 0.08952 =0.00629 m2 A = 2 ∗ = 2 ∗ 4 4 3

* = A∗ H = 0.00629∗ 4.57= 0.02874 m

!omo nuestra área no está en el rango que encontramos en la tabla primero 5allaremos para la área mínima que es 9.9= m2 •

Para la torre 2 A = 0.07 m



+ p =

( 1+ 1 )∗0.2985 + 0.0315 2 [ 850−0.6∗( 1 + 1 ) ] 0.0063

=0.5558

+ 5 =3.5 + 45 = 2.25 + 1.82∗(3.5 )∗( 0.558 ) =5.79 C 45 ( TO667− 2001 )=: 11582

•

Para los platos: 2

A = 0.07 m

1 =0.2985 m


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca. T)&&" !" A*+)&c%,# C 45 ( COL;5NA A4SO6C
Para nuestra 5allar el costo de nuestra torre 5allamos por el m%todo de escalamiento

( )

C 2 < 2 = < 1 C 1

0.6

(

C 45 ( TO667 1−2001 )= : 41626∗

C 45 ( TO667 1−2011 )= :

0.02874 m 3

0.3199 m

)

3 0.6

= : 9805

∗ 9805∗ 5A6SHALL−2011 =: 9805 1473.3 1093.9 5A6SHAL−2001



@allamos

Y 1

G

-abemos por dato y NP+1= 0.000135

x 0=0 Y NP =

y NP +1

= 0.000135 =0.000135 1− y NP +1 1− 0.000135

%Absorcion =1−

Y 1 Y NP

=0.7



X NP=

0.028996 0.392

( 0.000135−0.0000405 )+ 0

X NP = 0.000007 x NP =0.000007

*n la figura se muestra el diagrama de la torreG





O b j e c t 2 9 6


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca.

T)&&" !" A*+)&c%,#

.4

.35

.3

.25

# !SO2"

.2 Cu&a !" Eu%l%*&%) .15

.1

.5

T&a#+-"&"#c%a !" Ma+a I

P$. 31

Cu&a !" O6"&ac%)#

O b j e c t 2 9 6


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca.

T)&&" !" A*+)&c%,#

CURVA DE E"UILIBRIO ( OPERACI5N PARA LA SEGUNDA TORRE DE ABSORCION

T&a#+-"&"#c%a !" Ma+a I

P$. 32



VI.1.1 CALCULO DEL NUMERO DE PLATOS TEORICOS !alcularemos mediante m%todo analítico por ser más e7acto. Para ello se usan las ecuaciones X n =

Y n

( m−1 )∗Y n + m

Ls Y n+ 1 = ( X n − X 0 ) + Y 1 Gs

Para nuestro proceso





f =

[ 0.000135 −0.000083 ]∗[ 0.000007 −0.00000645 ] [ 0.0001746 −0.000083 ]∗[ 0.00000992 −0.00000645 ] − 11

f =

2.86∗10

−10

3.178 ∗10

=0.0899

*l número de platos teóricos esG

¿ plaos eoricos =2+ 0.0834 ¿ plaos eoricos =2.0834



@allamos G& y L& kmol ∗30 kg min ∗60 min 1 kmol ∗2.205 lb lb 1 'ora =115.101 G& =0.029 ' 1 kg kmol ∗18 kg min ∗60 min 1 kmol ∗2.205 lb lb 1 'ora L& =0.392 = 993.5088 ' 1 kg


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca. T)&&" !" A*+)&c%,# x =C + ( 20 p!lg) =0.21

(

62.113 −0.07766 * + =0.21 0.07766

* + =7.668

!alculo de

)( ) 0.5

72 20

0.2

pie s * G

Para un sistema conocido no espumante a la presión atmosf%rica * =0.9 * + = 0.9∗7.668 * =6.901

pie s



A T =

0.0595 (1 −0.122 )

A T =0.06776 pie

2

!alculo de 1

( ) ∗ =( )

1=

1

4∗ AT

0.5

2

4 0.06776 2

0.5

1=0.2937 pie

Para un  =20 p!lg se cumple 1 0 4 pies



¿ plaos reales =9 P=1 am3 1 ¯¿ 2

2

0.08952 1 =0.00629 m2 A = 2 ∗ = 2 ∗ 4 4

* = A∗ H = 0.00629∗ 4.06 =0.02553 m

3

!omo nuestra área no está en el rango que encontramos en la tabla primero 5allaremos para la área mínima que es 9.9= m2 •

Para la torre 2 A = 0.07 m

1 =0.2985 m


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca. T)&&" !" A*+)&c%,# + 45 = 2.25 + 1.82∗(3.5 )∗( 0.558 ) =5.79 C 45 ( TO667 −2001 )=: 11147

•

Para los platos: 2

A = 0.07 m

1 =0.2985 m N p= 9 El costo se halla: o C 45 ( PLATOS ) =C p∗ N p∗ + 45 ∗ + "



( )

C 2 < 2 = < 1 C 1

(

C 45 ( TO667 2−2001)= : 38181∗

C 45 ( TO667 2−2011)= :

C 45 ( TO667 2

2011

)

3 0.6

0.02553 m

3

0.3199 m

= : 8377

8377 ∗ 5A6SHALL−2011 8377∗1473.3 =: 5A6SHAL−2001 1093.9

= : 11283

)

0.6







O b j e c t 4 9 8


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca.

.

.0

./

.5

 !SO2"

.4

.3

.2

.1

T&a#+-"&"#c%a !" Ma+a I

P$. 45

T)&&" !" A*+)&c%,#

O b j e c t 4 9 8


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca.

T)&&" !" A*+)&c%,#

ANE'O B8 METODO GRA7ICO TORRE DE ABSORCION N91

T&a#+-"&"#c%a !" Ma+a I

P$. 4/

O b j e c t 4 9 8


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca.

T)&&" !" A*+)&c%,#

ANE'O C8 METODO GRA7ICO TORRE DE ABSORCION N92

T&a#+-"&"#c%a !" Ma+a I

P$. 40

O b j e c t 4 9 8


Facula! !" I#$"#%"&'a Qu'(%ca.

.35

.3

.25

.2

 !SO2"

.15

.1

.5

.

T&a#+-"&"#c%a !" Ma+a I

P$. 4

T)&&" !" A*+)&c%,#

Diseno de Torres de Absorcion de Platos Para El Proceso de Absorcion Aire - So2 - Agua

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