Universidad Nacional Autónoma

De Honduras

Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Química

Laboratorio de fenómenos de transporte

Absorción

Grupo #2

Integrantes:

Danny Fabián Sauceda Flores 20070000247

Liliana Yaneth Barahona Chávez 20070000021

Mariom Cambar Espinoza 20041000679

Mallury lellany padilla 20041003143

Ciudad Universitaria, Tegucigalpa M.D.C

Absorción

Introducción

La absorción gaseosa es una de las operaciones de transferencia de

materia en la que un vapor soluble se absorbe desde su mezcla con un

gas inerte por medio de un líquido en el que el gas (soluto) es más o

menos soluble . Este proceso implica una difusión molecular

turbulenta o una transferencia de masa del soluto amoniaco a través

del aire , que no se difunde y está en reposo, hacia agua , también en

reposo. Por tanto, en el presente informe se da a conocer los resultados de la

experiencia de laboratorio en el manejo de la torre de absorción con

amoniaco y los análisis químicos realizados a las muestras obtenidas,

así también en la preparación de las soluciones patrones .

Es importante señalar el trabajo de control realizado en la torre

debido a que solo de esa forma conoceremos los requerimientos de

potencia y rangos de temperatura a la cual necesita ser operada la

torre en ese momento .

.

Absorción

Conclusiones

La variable que determina los resultados de esta practica fue la

altura (mm) marcada por el rotámetro de aire, pues esta regulaba el

flujo de aire; si aumentamos el flujo de aire favoreceremos la

transferencia de amoniaco, por lo tanto, es de gran ventaja que el

rotámetro de aire fuese nuestra variable. Además dicho flujo se

mantiene constante en la entrada como la salida de la torre debido

a que este solo funciona como el vehículo que arrastrara el NH3

para ser absorbido por el agua y así aprovechamos la inmiscibilidad

que presentan estos dos flujos (principio de manejo de una torre de

absorción).

El coeficiente de transferencia de masa que es el indicador de la

dirección de transferencia se ve influenciado no solo por las

propiedades de los solventes correspondientes; sino también por el

coeficiente de transferencia de masa relativa que nos da el

empaque (fp). Un coeficiente de transferencia de masa bajo indica

una oposición a la transferencia de masa hacia la otra fase.

En las práctica realizada observamos que los cambios en las

concentraciones fueron pequeños , esto nos permitió simplificar los

cálculos obtenidos al suponer una línea de operación

aproximadamente lineal.

.

Absorción

Resultados y discusión

Para una profundidad de empaque H= 1.52439 m se obtendrá un

coeficiente de transferencia de masa en la capa liquida =

169377

bastante mayor al coeficiente de transferencia en la

película gaseosa. Esto provoca una resistencia a la transferencia de

la fase gaseosa a la líquida, como se puede observar en la tabla de

amoníaco absorbido, el % absorción es bastante bajo. Para

solventar este problema en la absorción se puede considerar

introducir el agua en la entrada con un % de amoníaco lo que

aumentaría la transferencia hacia la capa líquida y resultaría un %

de absorción mayor.

Como era de esperarse las temperaturas de salida del aire y de

entrada del agua son prácticamente iguales, factores que como

sabemos se ven influenciados por las concentraciones en las

respectivas corrientes de entrada.

Se pudo apreciar que el empaque de monturas de cerámica ha

sido corroído por la exposición repetida al amoniaco, esto indica

que este tipo de empaque no es el apropiado para esta operación.

Seria conveniente cambiar el empaque de cerámica por algún

tipo de empaque plástico para evitar que este se degrade por

acción del amoniaco.

Absorción

Calibración de rotámetros

Calibración rotámetro izquierda

Altura (mm) flujo (g/s) 64 16,08 84 23,22 115 31,13 126 33,05

Datos de calibración rotámetro de aire

Altura (h) Flujo másico

Lb/hr

20 150 40 300 55 400 80 600 100 750

Calibración del calderin

Calibración rotámetro derecha

Altura (mm) flujo (g/s) 30 1,78 60 5,39 100 10,98

Concentración de amoniaco Relación obtenida Coeficiente de correlación 2.5 % mc = 0.1733w+2.177 0.9998 1.5 % mc = 0.22w+12.5 1.0000 0.5 % mc = 0.2152w+23.34 1.0000

Absorción

Gráficos

Calibración rotámetro izquierda

Calibracion rotámetro derecha

y = 25,184ln(x) - 88,532 R² = 0,9994

0

5

10

15

20

25

30

35

0 20 40 60 80 100 120 140

Calibracion rotametro izquierda

y = 0,1319x - 2,3023 R² = 0,9983

0

2

4

6

8

10

12

0 20 40 60 80 100 120

Calibracion rotametro derecha

Absorción

Calibración rotámetro de aire

Curva de calibración del calderin

Lb/hr = 7.5124h - 3.2338 R2 = 0.9995

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80 100 120

Lb

/hr

altura, h

calibración rotámetro de aire

y = 0,2093x + 10,126 R² = 1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140

Absorción

Relación coeficiente de transferencia de masa Vrs. El flujo del

aire

y = 0,0677x + 9E-06 R² = 0,9997

0

0,000005

0,00001

0,000015

0,00002

0,000025

0,00003

0 0,00005 0,0001 0,00015 0,0002 0,00025

Absorción

Procedimiento de cálculos

Con la Solución de amoniaco alimentada en el calderin se

calculo el amoniaco transferido:

Concentración peso de amoniaco en la corriente de agua de salida:

Ahora calculamos el Flujo de agua de salida:

Con los datos de calibración de la torre absorbedora encontramos el

flujo de agua de salida a una altura determinada marcada por el

rotámetro.

MAS=

Como el flujo de agua esta en g/s se convierte en lb/h que da como

resultado 252.63.

Para un A=0.00798m2 la velocidad másica da como resultado:

MAS/A=

Calcular el amoniaco transferido:

Amoniaco presente en el gas de entrada.

En la entrada el amoniaco presente se calcula tomando los datos de la

calibración del calderin:

MNH3 E= 0.2093*(80)+10.126= 26.187 Lb/h

Absorción

Amoniaco presente en el gas de salida.

En la salida el amoniaco se calcula restando el flujo de amoniaco

presente en la entrada con el amoniaco transferido.

MNH3 S=26.187 Lb/h – 0.6116 Lb/h =25.5754 Lb/h

Flujo de aire en la salida.

Se usa la ecuación obtenida de los datos de calibración del rotámetro

de aire.

MAire S= 7.5124*(80)-3.2338= 597.76 Lb/h

Flujo de aire en la entrada.

Se calcula sumando el flujo de aire en la salida más el amoniaco

transferido.

MAire E=597.76 Lb/h + 0.6116 Lb/h= 598.372 Lb/h

Flujo de aire libre de amoniaco.

Se resta el flujo de aire en la entrada menos el flujo de amoniaco en la

entrada.

MAire L= 598.372 Lh/h-26.187 Lb/h= 572.185 Lb/h

Flujo de agua en la entrada.

Se calcula restando el agua de salida menos el amoniaco transferido.

MAE= 252.63 Lb/h -0.6116 Lb/h= 252.019 Lb/h

El flujo de agua libre es el mismo que esta entrando.

Absorción

Ahora calculamos la concentración molar de las corrientes de

entrada y de salida tanto de aire como de agua.

Para corrientes de aire:

YGE=

YGS=

Para las corrientes de agua:

XAE= 0

XAS=

Calcular el Coeficiente de transferencia de masa en fase

gaseosa:

1/KGA = H /KLA αG0.8

Graficando los puntos para diferentes valores de 1/KGA vs 1/G0.8 y

obteniendo una regresión lineal para ajustar los puntos se obtiene que:

1/KGA = 0.1640/G0.8 + 0.0001168

Donde:

α y H KLA = 0.0001168 es decir,

KLA y α

Absorción

Datos calculados

DATOS OBTENIDOS EN LA PRACTICA

Taire °F (entrada) Taire °F (salida) Tagua °F (entrada) Tagua °F (salida)

99 80 76 83

104 80 76 88,5

102 80 76 89

108 78 75 89

Corrida Altura del agua (mm) Altuta del aire (mm)

1 119 80

2 119 110

3 119 120

4 184 50

Resultado de las titulaciones

Corrida Xsalida (titulación) molar

1 0,142

2 0,131

3 0,113

4 0,084

Concentración de amoniaco en la corriente de agua salida

Corrida CNH3 (Lb NH3/Lb H2O)

1 0,00242107

2 0,002233522

3 0,001926626

4 0,001432182 Amoniaco Transferido

Corrida NH₃ (Lb/h)

1 0,61163574

2 0,564255506

3 0,486724215

4 0,48658938

Absorción

Flujos másicos de agua y de aire (Lb/h)

Corrida Agua entrada Agua salida Agua libre Aire entrada Aire salida Aire libre

1 252,018755 252,6303907 252,018755 598,3698357 597,7582 571,4998

2 252,0661352 252,6303907 252,0661352 823,6944555 823,1302 790,5455

3 252,1436665 252,6303907 252,1436665 898,7409242 898,2542 863,4989

4 339,2672892 339,7538785 339,2672892 372,8727894 372,3862 352,2818

Concentraciones molares en las corrientes de entrada y salida de agua y aire

Xᴀϵ Xᴀs Ygϵ Ygs

0 0,00256312 0,076548 0,072682381

0 0,002364595 0,068612122 0,065693997

0 0,002039726 0,066850741 0,064249269

0 0,0015163 0,094062793 0,088716376

coeficientes de transferencia de masa en fase gaseosa

corrida Kgᴀ (Lb/hft^3) 1/Kgᴀ 1/G^0.8

1 3701,68 0,000270148 0,000842

2 4516,99 0,000221386 0,000652

3 4775,74 0,000209392 0,000608

4 3194,79 0,00031301 0,00123

Flujo de amoniaco presente en el aire de entrada y salida

Corrida NH₃ϵ (Lb/h) NH₃s (Lb/h)

1 26,87 26,25836426

2 33,149 32,58474449

3 35,242 34,75527578

4 20,591 20,10441062

Absorción

Nomenclatura α: Constante que relaciona el amoniaco transferido

a: cima de la torre

b :fondo de la torre

H :altura d empacado

C : concentración

G : Flujo de aire por unidad de área

R1: Altura en el rotámetro de agua de la torre de absorción

R2 :Altura del rotámetro de agua de la torre deshumidificadora

R3 : Altura del rotámetro de aire

KG : Coeficiente de transferencia de masa del gas

KL :Coeficiente de transferencia de masa del líquido

L : flujo del liquido por unidad de área

w : Flujo másico

n : Factor para el gasto del gas

P : Presión parcial

PM: Peso molecular

P log: Presión media logarítmica

PT : Presión total

T : Temperatura

y: Fracción molar del gas

Absorción

Bibliografía

Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias C.J. Geankoplis Tercera Edición, Capitulo 10.

Elementos de Ingeniería Química Ángel Vian y Joaquín Ocon ím Quinta Edición, Capitulo 19.