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OPERACIONES UNITARIAS

Absorción

Contenido
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Introducción. Definición
Procedimiento General de Diseño Absorción por Contacto Continuo

INTRODUCCIÓN. DEFINICIÓN

Introducción. Definición
ABSORCIÓN: Es una operación unitaria utilizada en la industria química y petrolera, cuya finalidad es separar uno o varios componentes de una mezcla gaseosa (corriente gaseosa) pordisolución en un líquido (corriente líquida) llamado solvente. Después de la destilación, la absorción es la operación unitaria de purificación más importante.

Introducción. Definición
1er ejemplo:
La separación de acetona de una mezcla con aire, utilizando como solvente el agua. La acetona se diluye fácilmente en agua por lo que se considera el solvente más apropiado.

Introducción. Definición
2ºejemplo:
En la eliminación del CO2 del aire no se puede utilizar el agua como solvente porque el CO2 no es soluble en el mismo, pero si se utiliza una solución acuosa de NaOH, el CO2 reacciona con el NaOH en solución.

Introducción. Definición
La operación inversa, separación de uno o varios constituyentes de una mezcla líquida por vaporización en un gas, se llama desorción. La absorción selleva a cabo en unos aparatos que permiten un contacto óptimo entre la fase gas y la fase líquida.

Introducción. Definición
Dichos aparatos son columnas o torres en las cuales ambas fases circulan en contracorriente: el gas entra por el fondo de la columna y el líquido entra por el tope y desciende por gravedad.
GS (B) LE (S)

A

GE (A+B)

LS (A+S)

Introducción. Definición
Laoperación a estudiar es por contacto continuo, en este caso, las fases permanecen siempre en contacto a lo largo del aparato y existe una diferencia de potencial del componente por transferir entre las fases. Su diseño se basa mas bien en las tasas de masa transferida a lo largo del equipo

PROCEDIMIENTO GENERAL DE DISEÑO
Bases de Diseño  Escogencia del Solvente  Datos de Equilibrio Construcción de la Curva de Operación  Influencia de la Relación L’/G’


Bases de Diseño
En los cálculos para diseñar las columnas de absorción se conocen:
  


 

Presión y temperatura de operación. Cantidad de gas a tratar y su composición. Propiedades de transporte. Composiciones de las fases. Flujos o relaciones de flujos. Equilibrio entre las fases.

Bases de Diseño
Por lo tanto,el Ing. Químico o técnico debe determinar:
El mejor solvente.  Caudal óptimo de solvente y composición de salida.  Pérdida de carga.  Velocidad del gas a través de la torre, lo que implica determinar el diámetro de la torre.  Altura de la torre.


Escogencia del solvente
El solvente ideal sería un producto:
 No

volátil  No corrosivo  Estable  No viscoso

 No

espumante  Noinflamable  Económico (*)  Buena Solubilidad (*)  Recuperable fácilmente

Datos de Equilibrio
En estos procesos es necesario obtener los datos de equilibrio Vapor – Líquido o los datos termodinámicos.


Si se consiguen los coeficientes de distribución (K), se relacionan de la siguiente forma:

yA = KA·xA
Donde:

(Válida para una T y P)

A : soluto KA : coef. de distribución(depende de T) yA : fracción molar de A en el gas (equilibrio) xA : fracción molar de A en el líquido (equilibrio)

Datos de Equilibrio
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Si se desconocen los coeficientes de distribución, se utilizaría la Ley de Henry:

pA = yA·P = xA·HA(T)
Donde:
P = presión total HA = constante de Henry (depende de T) Válida para soluciones diluidas (xA ≤ 5%)

Datos de Equilibrio
Para soluciones nodiluidas, (xA > 5%) se utiliza la Ley de Raoult:

pA = yA·P = xA·p°A(T)
Donde:
p°A = presión de vapor de A (depende de T)

Curva de Operación
La ecuación de la curva de operación es la función matemática que relaciona yA con xA conocidos como puntos de operación, a una altura Z cualquiera
yA = f(xA) Hay que tener cuidado en diferenciar la curva de operación con la curva de equilibrio...