Adsorcion

EXPERIMENTO 7: ANÁLISIS DE UNA COLUMNA DE ABSORCION DE CO2. OBJETIVO: Estudiar la absorción de CO2 en una columna,

determinando la eficacia de absorción de la misma. 1.- Introducción. Cualquier proceso de fabricación en la industria química se puede resumir mediante la secuencia general: • • • • • Abastecimiento de materias primas. Operaciones físicas de acondicionamiento de las materiasprimas. Reacciones químicas. Operaciones físicas de separación de productos. Acondicionamiento y envasado de productos. En 1915, el norteamericano Little definió operación unitaria como “cada una de aquellas operaciones básicas en las que se puede descomponer cualquier proceso químico”. A diferencia de los procesos químicos, que alcanzan un número incalculable, el número de operaciones unitarias no esmuy elevado (unas 25 ó 30) y al tratar un proceso como una secuencia de operaciones unitarias, se facilita su estudio. En esta práctica nos centraremos en el estudio de una operación unitaria: la absorción. Esta operación se encuadra dentro de las operaciones de separación por transferencia de materia, las cuales se basan en el fenómeno de difusión, según el cual un componente de una mezcla sedesplaza en el seno de un absorbente debido a un gradiente de concentración o presión. Por tanto la absorción es una operación unitaria de transferencia de materia que consiste en poner un gas en contacto con un líquido para que queden retenidos ciertos componentes de la corriente gaseosa. La absorción puede ser física o química, según que las interacciones del gas con el líquido absorbente sean detipo débil –van der Waals, London, etc.- o fuertes – iónicas o covalentes- dando lugar a que reaccionen con él para dar un nuevo compuesto químico. A la operación unitaria contraria al proceso de absorción, se la conoce con el nombre de desorción (“stripping”) y suele facilitarse mediante arrastre por un gas inerte.

Práctica 7-1

Desde el punto de vista local (figura 1) el fenómeno deabsorción se da cuando en un punto cualquiera de la columna se produce el contacto de un gas y un líquido en condiciones de no-equilibrio, lo cual favorece que se realice una transferencia de materia oponiéndose al gradiente de presiones existente (ley de Fick). La fuerza impulsora actuante es, por lo tanto, la diferencia entre la presión parcial -en la corriente gaseosa- del componente adsorbido y supresión de vapor a la temperatura de trabajo. Se puede usar para la absorción el mismo equipo que se usa en una destilación, ya que las fases en contacto serán también un líquido y un gas. No obstante las columnas no necesitan calderín ni condensador de cabeza. El tipo de columnas usadas pueden ser columnas de platos (contacto discontinuo o por etapas), o bien columnas de relleno (contacto continuo).En ambos casos se emplea la fuerza gravitatoria para la circulación del líquido y el gas en contracorriente. Algunos dispositivos emplean medios mecánicos para facilitar el contacto entre las fases. Así tenemos las torres de pulverización que son columnas vacías en las que el líquido entra a presión por un sistema de pulverización, circulando el gas en sentido contrario; y los sistemascentrífugos donde el gas se hace pasar a través del líquido en rotación. Muchos procesos industriales de absorción van acompañados de reacción química; así se pueden eliminar gases ácidos -tales como H2S, CO2, SO2- de distintas corrientes gaseosas, empleando ya sea agua a presión, soluciones de hidróxidos alcalinos o de etanolaminas. También se puede usar para el secado de gases (eliminación del vapor deagua), como por ejemplo en la producción de cloro mediante electrólisis, donde el cloro obtenido se seca haciéndolo pasar a través de ácido sulfúrico concentrado, en contracorriente. En esta práctica se procede a hacer pasar una corriente de CO2 por la columna de absorción que contiene una solución acuosa de hidróxido de sodio (NaOH). La absorción del CO2 se seguirá por medición del pH en función...