Problemas Absorcion

OPERACIONES DE SEPARACIÓN Problemas Tema 3: ABSORCIÓN 3.1. Agua que contiene 6 ppm de tricloroetileno (TCE) ha de purificarse mediante stripping con aire a 20ºC. El producto ha de contener menos de 4,5 ppb de TCE para cumplir la normativa sobre emisión. Calcúlese el flujo mínimo de aire, en metros cúbicos de aire (c.n.) por metro cúbico de agua, así como el número de unidades de transferenciareferido al líquido, si el flujo de aire es de 1,5 veces el mínimo. Res: (G/L)min=2,978 m3(c.n.)/m3; NUTL=18,36. 3.2. Se quiere eliminar parte del amoníaco de una corriente de agua utilizando un proceso de desorción con aire saturado de agua. El contenido de amoníaco del agua de entrada es del 0,1% molar y se ha de reducir hasta un 0,002% molar. Calcular los m3 de aire a 25ºC y 1 atm necesariospara procesar 1 m3 de agua amoniacal si se utiliza una columna de relleno que proporciona 3 unidades de transferencia globales referidas a la fase gas. A 25ºC la constante de Henry para el amoníaco es de 1,4 [atm/fracción molar]. 3.3. Se quiere reducir el contenido en CO2 de una corriente de aire de 0,015 kg/s a 20 ºC y 2 atm desde el 2% al 0,05%. Se ha pensado en un caudal de agua de 15 kg/s paraabsorber el CO2. Diséñese la columna de absorción necesaria. Utilizar una sección de columna de 2,5 m2. Datos: DCO2-aire = 1,64·10-5 m2/s; DCO2-agua = 1,77·10-9 m2/s; μG= 1,81·10-5 kg/(m·s); μL= 1,00·10-3 kg/(m·s). Equilibrio: y = 1483·x 3.4. Determínese el caudal mínimo de agua para reducir el contenido de H2S de una corriente de 0,3 kg/s de aire a 20 ºC y 1 atm desde un 2% hasta un 0,01 %. Si seutiliza un caudal 1,5 veces el mínimo, determínese la concentración de salida del líquido y el número de unidades de transferencia referido al gas. Datos: PSH2(atm) = 483x 3.5. Se desea absorber el 95% del cloro contenido en una mezcla gaseosa de aire con un 5% de Cl2 haciéndola circular en contracorriente con una solución de sosa cáustica. El proceso se ha de llevar a cabo en una torre derelleno de 0,3 m de diámetro que trabajará a presión atmosférica y a 20 oC. El caudal de gas es de 100 m3/h a 25 ºC y 1 atm. Experiencias de absorción realizadas con el sistema cloro-aire-disolución de sosa, en escala laboratorio y en condiciones análogas a las que han de reinar en la torre industrial, han permitido deducir la ecuación: ky*a = (0,012)*(GM/S) 0.8 GM/S = densidad de flujo másica del gas( kg/(s.m2)) ky*a = coeficiente volumétrico de transporte (kmol/(s·m3)) Calcular la altura de relleno necesaria para llevar a cabo la separación propuesta.

NOTA.- Se puede admitir que la reacción del cloro con la sosa cáustica es instantánea, por lo que la velocidad con que se absorbe dicho gas vendrá regida por la velocidad con la que se transfiere a través de la fase gaseosa. 3.6. En unacolumna de 1,5 m de diámetro y 3 m de altura con un cierto relleno se reduce la concentración de benceno contenida en aire desde el 2% hasta el 0,01% por absorción en un aceite pesado de peso molecular 225 kg/kmol. El caudal de aire a la entrada es de 0,5 kg/s y el de aceite, también a la entrada, de 8 kg/s. La operación se efectúa a 25 ºC y 2 atm. Admitiendo que el coeficiente global detransferencia depende del caudal de líquido según la expresión:

K y ⋅ a ∝ L' 0 , 2
determínese el caudal de líquido que sería necesario para reducir la concentración hasta un 0,0005%. Datos: Pv(benceno)(25 ºC) = 92 mmHg 3.7. Como la instalación del problema anterior sólo permite un caudal máximo de aceite de 12 kg/s, determínese cuál sería la concentración de salida si se utilizase ese caudal máximo.3.8. Se quiere reducir el contenido en tolueno de un caudal de gas de 0,05 kmol/s desde el 4% hasta el 0,1%. Como no se dispone de estimaciones de los coeficientes de transferencia para el relleno disponible se hace una experimentación en una columna de laboratorio de diámetro 20 cm y altura 1 m con unos caudales de 0,0022 kmol/s de gas y 0,030 kmol/s de líquido obteniéndose una reducción de...