Torres Empacadas

Torres empacadas
Un método muy usado para la adsorción de solutos de líquidos o gases emplea un lecho fijo de partículas granulares. El fluido que se va a tratar se hace descender a través del lecho empacado a una tasa de flujo constante. En el proceso de lecho fijo son importantes las resistencias a la transferencia de masa, y el proceso se lleva a cabo en estado no estacionario. La eficienciadel proceso depende de la dinámica global del sistema, y no sólo de las consideraciones de equilibrio.
Las concentraciones del soluto en la fase fluida y en la fase adsorbente sólida cambian con el tiempo y también con la posición en el lecho fijo conforme prosigue la adsorción. En la entrada del lecho se supone que el sólido no tiene soluto al principio del proceso; a medida que el fluidoentra en contacto con la entrada del lecho, se realiza la mayor parte de la transferencia de masa y de la adsorción. Cuando el fluido pasa a través del lecho, su concentración va disminuyendo muy rápidamente con la distancia hasta llegar a cero mucho antes del final del lecho. El perfil de concentración al principio, en el tiempo tl, se muestra en la figura (a), donde la relación de concentracionesc/co se grafica en función de la longitud del lecho. La concentración del fluido co es la de la alimentación y c es la concentración del fluido en un punto del lecho.
Después de cierto tiempo, el sólido que se encuentra cerca de la entrada de la torre está casi saturado, y la mayor parte de la transferencia de masa y de la adsorción sucede ahora en un punto ligeramente, más lejano a la entrada.En un tiempo posterior t2, el perfil o la zona de transferencia de masa donde ocurre la mayor parte del cambio de la concentración, se ha desplazado más lejos dentro del lecho. Los perfiles de concentración que se muestran corresponden a la fase fluida. Los perfiles de concentración para la concentración de adsorbatos en el sólido son similares. En la entrada, el sólido esta casi saturado, y suconcentración permanece casi constante hasta la zona de transferencia de masa, donde desciende rápidamente hasta casi cero. La línea punteada correspondiente al tiempo t3 muestra la concentración en la fase fluida en equilibrio con el sólido. La diferencia de las concentraciones es la fuerza que impulsa la transferencia de masa.
Concentración de la curva de avance.
Como se ve en la figura (a),la mayor parte de la adsorción ocurre en cualquier momento en una zona relativamente angosta de adsorción o de transferencia de masa. Mientras la solución continúa fluyendo, esta zona de transferencia de masa, que tiene forma de 5, va bajando por la columna. En un tiempo dado t3 en la figura (a), cuando casi la mitad del lecho está saturado de soluto, la concentración de salida sigue siendoaproximadamente cero, como se observa en la figura (b).
Esta concentración de salida sigue siendo casi cero hasta que la zona de transferencia de masa empieza a llegar a la salida de la torre en el tiempo t4. Entonces, la concentración de salida empieza a elevarse, y en t5 llega a cb, que se llama punto de ruptura. Después de que se alcanza el punto de ruptura, la concentración c se eleva muyrápidamente hasta el punto Cd, que es el final de la curva de avance donde el lecho pierde su efectividad. La concentración de punto de ruptura representa el máximo que se puede descartar y se suele tomar como 0.01 hasta 0.05 para cb/cq. El valor cd, se toma como el punto donde cd es aproximadamente igual a c. En una zona angosta de transferencia de masa, la curva de avance es muy marcada y la mayorparte de la capacidad del lecho se ha usado en e1 punto de ruptura. Esto permite un uso eficiente del adsorbente y disminuye el costo de energía para la regeneración.
La torre de relleno es un aparato frecuentemente utilizado en absorción de gases, adsorción y en algunas otras operaciones. El dispositivo consiste en una columna cilíndrica, o torre, equipada con una entrada de gas y un espacio de...