Universidad Central del Ecuador
Facultad de Ingeniería Química
Práctica Nº 1 ABSORCIÓN DE GASES RESUMEN 1. OBJETIVOS 1.1. Aprender el fundamento de la operación de absorción de gases. 1.2. Operar una torre de absorción de gases para el sistema dióxido de azufre- agua. 1.3. Calcular el coeficiente de transporte de masa para la absorción de S0 2 - H2O en la torre del laboratorio. 2. TEORIA 2.1. Absorción de Gases: 2.1.1.
Definición
2.1.2.
Equilibrio gas liquido (solubilidad de gas)
2.1.3.
Ejemplos de absorción de gases (sistemas)
2.2. Desorción 2.3. Características para seleccionar un solvente 2.4. Transporte de masa en torres de absorción de relleno 2.4.1.
Principio de transporte de masa en absorción
2.4.2.
Ley de la difusión
2.4.3.
Ecuación de transporte de masa
2.5. Concepto de unidad de trasferencia 2.6. Torres de platos en absorción de gases 2.6.1.
Características
2.6.2.
Aplicaciones
2.6.3.
Desventajas
2.6.4.
Algoritmo de cálculo (numerar los pasos fundamento igual a destilación )
3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiales y equipos 3.2. Sustancias y reactivos 3.3. Procedimiento 4. DATOS 4.1. Datos experimentales Tabla 4.1-1 TORRE DE ABSORCION Ф Torre Ф ducto [d], (m) [D], (m)
Ing. Mario Calle Operaciones Unitarias III
RELLENO DELA TORRE Altura [Z], (m)
Tipo
Dp, (m)
є
a, -1 (m )
Montura de intalox
0,0254
0,73
255,97
Oscar Trujillo Q. Ayudante de Cátedra
Universidad Central del Ecuador
Facultad de Ingeniería Química
Tabla 4.1-2 N°
3
Q, (m /h)
V aire, (m/s)
W azufre, (g)
pH
Θ combustión, (h)
1 2 4.2. Datos adicionales Tabla 4.1-2 Sustancia H2SO3
Kd -2 1,3 * 10
M, (kg/kmol)
Fuente: Tabla 4.1-3 T ambiente, °C
P ambiente , mmHg
Fuente: Tabla 4.1-3 Datos de Equilibrio del sistema SO2 – H20 a P=542 mmHg g SO2 / 100g H2O 1 2 3 4 5 Fuente:
P SO2, mmHg 85g 176 273 376 482
Xi 0,003 0,005 0,008 0,011 0,013
Yi 0,157 0,325 0,504 0,694 0,889
5. CALCULOS 5.1. Cálculo del flujo molar de aire
Ec. ....
Donde:
Ec. ....
5.2. Calculo del flujo molar del liquido
Ec. ....
Donde: Q=G 5.3. Determinación de la pendiente de la recta de operación
Ing. Mario Calle Operaciones Unitarias III
Ec. ....
Oscar Trujillo Q. Ayudante de Cátedra
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5.4. Determinación de la composición del aire a la entrada (y1)
Ec. ....
5.5. Calculo de x1
( ]
Ec. ....
5.6. Calculo de la composición del aire a la salida 5.6.1.
Recta de operación
Ec. ....
Encontrar la ecuación a partir de las condiciones del fondo o cabeza de la torre y la pendiente b=.............
5.6.2.
Composición de salida del aire
Ec. ....
5.7. Calculo del número de unidades de transferencia de masa Trabajaremos con las siguientes ecuaciones:
La Recta de operación (numeral 5.6.1)
Curva de equilibrio (recta: obtenida con regresión lineal de los datos de equilibrio yi= f (xi) regresión lineal) )
Tomo como fundamento el punto de vista de la difusión: En el contacto líquido gas se ha demostrado la existencia de dos capas de difusión separadas por una interfase en la que el líquido y el gas tiene composiciones de equilibrio.
5.7.1.
Calculo de y*F e y , para el fondo de la torre x 1: y se calcula con la ecuación de la recta de trabajo:
y*F se calcula con la curva de equilibrio y*F = ax 5.7.2.
Calculo de y*F e y, para la cabeza de la torre x 2: y se calcula con la ecuación de la recta de trabajo
Ing. Mario Calle Operaciones Unitarias III
Oscar Trujillo Q. Ayudante de Cátedra
Universidad Central del Ecuador
Facultad de Ingeniería Química
y*F se calcula con la curva de equilibrio
5.7.3.
Cálculo de NOG
Ec. ....
5.8. Cálculo de la altura de unidad de transferencia
Ec. ....
5.9. Determinación del coeficiente de transporte de masa experimental
Ec. ....
6. RESULTADOS Tabla x-x: Resultados N
L/G
X1
X2
Y1
Y2
NOG
HOG , m
KG* a 3 Kg mol/h m
1 2 7. DISCUSION 8. CONCLUSIONES 9. APLICACIÓN INDUSTRIAL (3 procesos, uno detallado diagrama de flujo,P&I) 10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS (Mínimo 2 libros de consulta) 10.1.
Citas bibliográficas
10.2.
Bibliografía
11. ANEXOS 11.1.
Diagrama del equipo
11.2.
Diagramas de rectas de trabajo y curvas de equilibrio para absorción y= f(x)
12. CUESTIONARIO (10 puntos) 12.1.
Construir la curva de equilibrio X vs Y para el sistema SO2-Agua (solución acuosa al 15% en peso y a 542 mmHg. y a la temperatura ambiente).Explicar qué representa la curva de equilibrio.
12.2.
¿Con qué criterio se seleccionan los flujos de las corrientes líquida y gaseosa para trabajar en una torre empacada?
12.3.
¿Qué sucede con la caída de presión del gas cuando encuentra menos sección transversal en la columna? Explique qué es la zona de inundación.
12.4.
Qué es un ácido de fuerza media, ejemplos y como se calcula el pH de una solución de este ácido a partir de la concentración molar.
Ing. Mario Calle Operaciones Unitarias III
Oscar Trujillo Q. Ayudante de Cátedra
Universidad Central del Ecuador
12.5.
Facultad de Ingeniería Química
PROBLEMA 1 Se desea hallar el flujo en Kg/hr de solución de monoetanolamina al 15% en peso, que se debe alimentar a una torre empacada con anillos rashig, para que se absorba el 60% del dióxido de carbono, contenido en una corriente de aire. Para este problema diseñar una práctica de laboratorio en esta debe constar: Procedimiento (detallado)
12.6.
Materiales y Equipos
Formato para datos
Cálculos
Diagrama del Equipo (Diagrama de Flujo, P&I)
PROBLEMA 2 2
Una columna de absorción de 0.9 m de sección transversal, se trata del sistema SO2-Aire-Agua, cuyo flujo de líquido es 1800 kg/h . Calcular: 1. Cuál debe ser el flujo de gas y la velocidad del gas para que la columna no se inunde. 2. Determinar la concentración del gas y la concentración del líquido a la salida, si se ingresa a 20% de concentración y sale al 3% en volumen.
Ing. Mario Calle Operaciones Unitarias III
Oscar Trujillo Q. Ayudante de Cátedra
