Viernes 03 de de octubre octubre de 2014 2014
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEICO !ACULTAD ACULTAD DE "UIMICA "UIM ICA LA#ORATORIO LA#ORATORIO DE IN$ENIERIA IN$ENIE RIA "UIMICA III
A#SORCI%N DE CO2 EN UNA COLUMNA EM&ACADA
&resent'n( A)i*+s ,)i*' Miri'- D $'rc.' Moreno Andr+s A/ $'rc.' Vi**e's Cint' A/
$on*e 5ernnde 6'rin' 7i-+ne $'rc.' $ust')o A/ &RO#LEMA Se desea absorber el 50% de CO 2 de una corriente gaseosa aire-CO 2 en una columna empacada con anillos Raschig. El fujo de la alimentacin est! entre "0.0#- 0.$2 &gmol'h con una composicin entre "20-2( % en masa de CO2. )ara lograr esta absorcin* se ensa+ar!n tres fujos comprendidos entre ",- 'h de monoetanolamina-agua "/E al $5% en peso. Calcular1 $.- El fujo de solucin de /E en ' h ue logre esta separacin 2.- El coe3ciente 4olumtrico global de trans6erencia de masa 7 8
DATOS E&ERIMENTALES T 'ire TCO2 TMEA
20.5 $#.5 22
Concentr 'ci;n L $ $'ire 8MEA: 8L9 'ire 8L9: : 8<: Ent/ S'*/ 0 2 ( , 5
$,. $,. $,. $,. $,.
$C $CO CO28<: 'ire 8<: CO2 O2 2 Re 8- 8=9 -/ -: : Ent/ S'*/ Ent/ S'*/
$,. 2.9# $.: $.9, $.9,
2,.5 $,59.2 , $,59.2 20 , $,59.2 20 , $,59.2 20 , 20
0.92$ 0.92$ ,( 0.92$ ,( 0.92$ ,( ,(
20., :#.9 $9.: :5.5 0 0 ( $.2 $.: 25.( 2,.5 :5.5 # 2 : $,. 5.$ (#., 2,.5 :5.5 ( # #0.5 9$.( 2,.5 #.,: :5.5 ( 5 2,.5
CUESTIONARIO 1/> &'r' c'd' ?u@o de so*uci;n de MEA uti*i'do -edi'nte un b'*'nce de -'teri'(
/E ire CO2 L2 G2 x A2 y A2 X A2 Y A2
L1 G1 X A1 x A1 y A1
': Est'b*ec' *' ecu'ci;n de *' *.ne' de oer'ci;n L2 x A 2 + G1 y A 1 = L1 x A 1 + G2 y A 2
Y A1
X A 1 =
;onde Y A 1=
x A 1 1
− x A
X A 2 1
y A 1
− y A
1
Y A 2= 1
=
x A 2 1 − x A 2
y A 2
− y A
1
2
Ordenando L´ X A 1 + G´ Y A 2 = L´ X A 2 +G ´ Y A 1 L' ( X A 1− X A 2 ) =G' ( Y A 1−Y A 2 ) L ' (Y A 1−Y A 2) = G ' ( X A 1− X A 2 )
b: C'*cu*e *' concentr'ci;n de* *.Buido ' *' s'*id' en re*'ci;n -o*'r
Y A 1=
Y A 2=
( (
masaCO 2 entrada masaaire entrada masaCO 2 salida masaaire salida
)
)
PM aire ×( ) PM CO 2
PM aire ×( ) PM CO 2
Como el fujo de /E entra 2 es cero L = L2 ( 1 − x A 2 )= L2 (1 −0 ) = L2 '
)ara calcular 8? se obtu4o + $ a partir de @ $ ;espejando* se obtiene G =G 1 ( 1 − y A 1 ) '
Aanto ? como 8? se calculan en relaciones molares
Y A 1
=
y A 1 1− y A 1
X A 1 =
( Y A −Y A ) G' 1
2
L
'
+ X A
2
A1 A2 A2 L L $ 8-o*CO2 8-o*CO2 8-o*CO2 A L9 8L9 8=9 86 A1 9-o* 9-o* 9-o* 1 $ : : 9: 'ire: 'ire: 'u': 2
0.2$,
0.$9#
0
2
(
0.2$,
0.$,:
0
(
,
0.2$,
0.$$5
0
,
5
0.2$,
0.09#
0
5
0.2 :2 0.2 :2 0.2 :2 0.2 :2
$. , $. , $. , $. ,
$.0 92 $.5 #( 2.$ 2( 2.9 5,
0.0, 2, 0.0, $: 0.0, 9: 0.05 ,9
c: Tr'ce *' *.ne' de oer'ci;n @unto ' *' cur)' de eBui*ibrio de* siste-' MEA>CO2 8$rc' 1: e indiBue Bu+ reresent'n *os dos eFtre-os/ Not'( L' cur)' de eBui*ibrio se encuentr' en e* 'neFo de este ui;n/ :.00E-0$ 9.00E-0$ 5.00E-0$ ,.00E-0$
(.00E-0$ Cur4a de Euilibrio 2.00E-0$
lujo 2'h
lujo ('h
lujo ,'h
lujo 5'h
$.00E-0$ 0.00EB00 0
0.0$
0.02
0.0(
d: C'*cu*e e* < de CO2 'bsorbido CO28<: entr' s'*id' d'
0.0,
0.05
0.09
2,.5 2,.5 2,.5 2,.5 2,.5
20.,0 $.2# $,.( #.,:
$9.:( 25.(: (#.,# 9$.(5
2/> G"u+ c'-bio8s: se obser)'8n: en *' *.ne' de oer'ci;n '* )'ri'r e* ?u@o de so*uci;n de MEA c;-o se re*'cion' con e* < de CO2 'bsorbidoH a pendiente de la lDnea de operacin ?'8? 4a cambiando* el 4alor aumenta cuando el fujo tambin lo hace. Esto indica una ma+or cantidad de CO2 absorbido* al tener una cantidad de este componente a la salida @2 cada 4e menor cuando 4a aumentando el fujo de /E.
3/> De 'cuerdo ' *os resu*t'dos de* unto 1 GDe Bu+ deende *' co-osici;n de* *.Buido ' *' s'*id' de *' co*u-n'H ;epende de los fujos tanto de gas como de lDuido de /E + sus respecti4as composiciones
4/> C'*cu*'r *' re*'ci;n 8LJs 9 $Js: de oer'ci;n 'r' c'd' ?u@o de so*uci;n de MEA uti*i'do/ LJs K =-o* de 'u' 9 $s K =-o* de 'ire 9 /> En *' rc' 1 indiBue cu* es *' uer' director' o i-u*sor' de *' tr'nserenci' de -'s'/ a 6uera impulsora es la distancia entre la lDnea de operacin + la de euilibrio. Cuando se toca la lDnea de euilibrio se produce una 6uera motri igual a cero.
L.ne's de oer'ci;n :.00E-0$ 9.00E-0$ 5.00E-0$ Cur4a de euilibrio
,.00E-0$
80-o* CO290-o* 'ire:
,.055 'h
(.00E-0$
9.0# 'h
2.00E-0$
.22 'h
$.00E-0$ 0.00EB00 0.0$ 0.0( 0 0.02 0.0,
80-o* CO290-o* '0u':
/> GCu* ser.' e* )'*or -Fi-o de *' concentr'ci;n de* *.Buido ' *' s'*id'H GEs osib*e obtener est' concentr'ci;nH EF*iBue su resuest' El 4alor m!Fimo de la concentracin es el punto de la lDnea de operacin ue toca la cur4a euilibrio. En este punto la 6uera motri es cero* por lo ue lograr una trans6erencia de masa serDa necesaria una torre de longitud in3nita + el tiempo de contacto ma+or entre el gas + el lDuido.
P/> Desde un unto de )ist' oer'ti)o GBu+ sinic' *' re*'ci;n 8LJs9$Js: -inH Representa una condicin limitante para la trans6erencia de masa. Se dice ue es limitante porue +a no eFiste una trans6erencia de masa neta de una 6ase a otra debido a ue lleg al euilibrio entre las 6ases.
