Absorción

CAPÍTULO 1:

ABSORCIÓN
1.1 INTRODUCCIÓN

1. Definición y aplicación

La absorción es una operación unitaria directa gas-líquido que consiste en separar el o los solutos deseados contenidos en una corriente gaseosa, mediante el contacto con un solvente líquido apropiado seleccionado previamente en base a su capacidad de disolver el o los solutos, en un equipo llamado absorbedor cuyaforma y estructura se elige en función de las circunstancias particulares y depende de la creatividad del diseñador.

La transferencia de masa se desarrolla de la fase gaseosa a la fase líquida y entre las aplicaciones más importantes está la de “limpiar” gases, eliminándoles componentes indeseables por su olor o por su posible daño potencial a la salud, como son los contaminantes atmosféricos oindustriales; por ejemplo la eliminación del bióxido de azufre del aire mediante agua en los gases de las plantas de producción de ácido sulfúrico, también la eliminación del amoniaco del aire mediante agua en la producción de fertilizantes; la molesta presencia de sulfuro de hidrógeno en los gases que se desprenden en las plantas tratadoras de aguas negras por ejemplo, es un problema que seresuelve usando solventes adecuados para su disolución. Otra aplicación es la recuperación de componentes orgánicos de los gases que emanan en la explotación petrolera, usando hidrocarburos líquidos que posteriormente se pueden recuperar por destilación.[pic]
Cuando la transferencia de masa es en sentido inverso, de la fase líquida a la fase gaseosa, el proceso se denomina desorción o “stripping” enel idioma inglés y esta se usa principalmente en los procesos de tratamiento de aguas de desecho, para eliminarles algunos componentes orgánicos volátiles, tratando la fase líquida con vapor de agua, esto es muy conveniente en el caso de sustancias con temperaturas de ebullición menor que la del agua, como son acetona, benceno, cloruro de metilo, etc.
[pic]
Es conveniente en la mayoría de loscasos, recuperar el solvente para reutilizarlo en el proceso; la posibilidad de la recuperación dependerá de que el soluto no haya “reaccionado” químicamente con el solvente, de ser así el proceso será irreversible; la “quimiabsorción” es un campo que no se analizará en este libro, dado que el estudio está centrado en los procesos de absorción física, en los cuales el solvente se puede recuperar pordesorción empleando generalmente vapor de agua.

2. Tipos de columnas y tipos de empaques

Los equipos generalmente usados para el proceso de absorción/desorción son las columnas, que pueden ser empacadas o con platos, aunque también pueden usarse equipos especiales para el tratamiento de fases gas-líquido, como son las cámaras de aspersión, las tinas o tanques de burbujeo o las torres depelícula descendente. Estos equipos especiales cobran importancia cuando el gasto volumétrico, L/s, del gas a tratar es muy pequeño, a nivel de la producción de un laboratorio de análisis químico por ejemplo.

Sin embargo en las operaciones industriales, en donde los volúmenes manejados son mayores, es necesario usar equipos que no resulten tan costosos en su manufactura y que su operaciónpueda ser controlada y regulada con confiabilidad. Es en estos casos cuando se prefiere el uso de columnas, cuyo diámetro y altura se calculan en base a los requerimientos. En la mayor parte de las veces, los procesos de absorción se desarrollan isotérmicamente y donde los calores de reacción son nulos o pequeños, por lo que el análisis es factible únicamente con los balances de materia.

En ambostipos de columnas la estrategia es similar: el líquido se alimenta por la parte superior a través de distribuidores, para que sea homogénea su caída y el gas se alimenta por la parte inferior mediante ventiladores o compresores para que ascienda, procurando un buen contacto entre las dos fases. El contacto entre fases se puede realizar de dos formas:
• Usando partículas (empaque) sobre las...