Absorcion

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Ingeniería Química

Problema:

Con objeto de reducir la concentración del SO2 del 16% al 1% en volumen en una mezcla de SO2Aire se trata en contracorriente con agua en una torre de absorción de relleno. La columna ha de proyectarse para tratar 300m3/h a 15°C y 3.5atm con una velocidad másica del aire G’=800 kg/hm 2 empleando una cantidad de agua 30%superior a la mínima. Puede suponerse que la resistencia al transporte de materia está controlada por la fase gaseosa, siendo KGa=16kmol/hm3. Calcular: El diámetro de la torre, el número de elementos de transmisión NOG y la altura necesaria de relleno. Los datos de equilibrio para este sistema a 15°C expresados en c = gramos de SO2 / 100g de agua , frente a p* = presión parcial del SO2 son lossiguientes:

C(gSO2/100gH2O) P*(mmHg) 10 567 7.5 419 5 270 2.5 127 1.5 71 1 44 0.7 28 0.5 19.3 0.3 10 0.2 5.7 0.15 3.8 0.1 2.2 0.05 0.8 0.02 0.3

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L= L´ x2 = 0

y2 =0.01

xsal = ?

G = 300 m3/h G´ = 800 kg/hm2 y1 = 0.03

C(gSO2/100gH2O) P*(mmHg) x 10 567 7.5419 5 270 2.5 127 1.5 71 1 44 0.7 28 0.5 19.3 0.3 10 0.2 5.7 0.15 3.8 0.1 2.2 0.05 0.8 0.02 0.3

y 0.0274 0.0207 0.0139 0.0070 0.0042 0.0028 0.0020 0.0014 0.0008 0.0006 0.0004 0.0003 0.0001 0.0001 0.2132 0.1575 0.1015 0.0477 0.0267 0.0165 0.0105 0.0073 0.0038 0.0021 0.0014 0.0008 0.0003 0.0001

X 0.0281 0.0211 0.0141 0.0070 0.0042 0.0028 0.0020 0.0014 0.0008 0.0006 0.0004 0.0003 0.0001 0.0001Y 0.2709 0.1870 0.1130 0.0501 0.0274 0.0168 0.0106 0.0073 0.0038 0.0021 0.0014 0.0008 0.0003 0.0001

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Para convertir los datos de equilibrio a fracciones molares x, y y relaciones molares X, Y se sigue el procedimietno que s emuestra a continuación: LíneaEquilibrio Para la tabla anterior referente a los datos de equilibrio a continuación se realizan los cálculos para el primer par de valores: Convirtiendo la concentración de gNH3/100gH2O a fracción molar tenemos:

g NH 3 x PM NH 3 g NH 3 100 g H 2 O  PM NH 3 PM H 2 O

10 64 x 10 100  64 18

x  0.0274
De acuerdo a la ley de Raoult se calculó la fracción molar del equilibrio, la presióntotal es de 3.5 atm, es decir 3(760mmHg), igual a 2660mmHg:

y

P* PT

A dim ensional 

mmHg mmHg

y

567 2660

y  0.2132
Para calcular las relaciones molares en el equilibrio tanto en la fase líquida como gaseosa se tiene:

X

x 1 x

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Ingeniería QuímicaY

y 1 y

Para los otros pares de valores en el equilibrio se realizan los mismos cálculos anteriormente indicados.

Línea Operación A la columna de absorción entra agua pura (sin SO2):

x2  0
X2  0 1 0

X2  0
La concentración del dióxido de azufre en la fase gaseosa se reduce a un 1% en volumen, para los gases la fracción volumen es equivalente a la fracción molar:

y 2 0.01
Y2  0.01 1  0.01

Y2  0.0101
A la torre de absorción entra una mezcla de SO2 -aire al 16% en volumen ya l igual que en el caso anterior para los gases la fracción volumen es equivalente a la fracción molar:

y1  0.16
Y1  0.16 1  0.03

Y1  0.1905
Al prolongar el valor de Y1 hasta el cruce con la línea de equilibrio se obtiene X1 siendo:

X n  0.0214

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Línea Equilibrio

Una vez obtenido el valor de X1 procedemos a graficar nuestra línea de operación mínima:

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Sistema SO2-Agua
0.2000...