Torres de Relleno
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Transferencia de materia que consiste en la
separacin de uno o ms componentes de una
mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente lquido
con el cual forma una solucin.
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Aplicaciones
Clasificacin
FsicoEl compuesto
absorbido se disuelve
en el disolvente
QumicoEl compuestoabsorbido y el
disolvente reaccionan
Recuperar productos de
corriente gaseosas con fines de
produccin.
Control de emisiones de
contaminantes a la atmsfera.
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Operacin inversa de la absorcin
Operacin unitaria en la cual uno o ms componentes del lquido se
transfieren al gas.
Remueve las impurezas de un lquido
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La adsorcin es un proceso de separacin en la que ciertos
componentes de una fase fluida se transfieren hacia lasuperficie de un slido adsorbente.
La separacin se produce debido a que diferencias de pesomolecular o de polaridad dan lugar a que algunas molculasse adhieren ms fuertemente a la superficie que otras
ADSORBENTES COMERCIALES
Carbn Activado
Zeolitas Tamices Moleculares
Gel de Slice
Almina Activada
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Requisitos que debe cumplir el adsorbente son: una gran superficie especfica (gran
porosidad) y tener una buena capacidad de regeneracin. Un adsorbente muy utilizado es
el carbn activo
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Aplicaciones
En fase vapor en la recuperacin de disolventesorgnicos utilizados en pinturas, tintas de imprenta, ydisoluciones para formacin de pelculas yrecubrimientos de esmaltes
En fase lquida se utiliza para separar componentesorgnicos de aguas residuales, impurezas coloreadasde disoluciones de azcar y aceites vegetales, as comotambin agua de lquidos orgnicos .
Se utiliza tambin para recuperar productos dereaccin que no son fcilmente separables pordestilacin o cristalizacin.
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Tipos de adsorbedores
Lecho fijo(o relleno)
Formada por recipientes cilndricos rellenos con pastillas clasificadas desorbente, a travs de los cuales circula el fluido que ha de tratarse, laaplicacin mas comn es para secado de gases.
Adsorbedores de tanque agitado. Un mtodo alternativo para el tratamientode aguas residuales consiste en aadir carbn en polvo a un tanque con ladisolucin, utilizando agitadores mecnicos e inyectores de aire paramantener las partculas en suspensin
Adsorbedores continuos. La adsorcin a partir de gases o lquidos puederealizarsede forma realmente continua haciendo circular el slido a travsdel lecho en contracorriente con el flujo del fluido Las partculas slidasdescienden por gravedad, hacindolas retornar despus a la partesuperior de la columna mediante un sistema de elevacin con aire o deforma mecnica
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Equilibrios, isotermas de adsorcin
La isoterma de adsorcin es la relacin de equilibrio entre la concentracin en la
fase fluida y la concentracin en las partculas de adsorbente a una temperatura
determinada
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El propsito del burbujeo es
poner en contacto el gas
burbujeado con el liquido.
Se utilizan cuando se requiere
una cada de presin muy
baja.
El liquido puede atomizarseen una corriente gaseosa
por medio de una boquilla
que dispersa al liquido en
una aspersin de gotas
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El numero de platos depende de lo
complicado de la separacin.
El dimetro de la torre depende de
las cantidades de liquido y gas que
por unidad de tiempo.
Cada plato constituyeuna etapa, en donde
ocurre la difusin
interfacial.
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Caractersticas
Distribucin del relleno
1. Al azar: tamao < 3 pulgadas
2. Ordenadas: entre 2 y 8
pulgadas
Qumicamente inerte con respecto a los fluido.
Ser estructuralmente fuerte para permitir el fcil
manejo y la instalacin.
Proporcionar un buen contacto entre el lquido y elgas.
Que no ocupen mucho espacio.
Bajo peso.
Tener pasos adecuados para ambas corrientes sin
excesiva retencin de lquidos o cada de presin Costo razonable.
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Tipos de Empaque
1. Empacado al azar
2. Empacado ordenado
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1.- Solubilidad del gas: Aumentar la velocidad de absorcin y disminuir la
cantidad de disolvente necesaria.
2.- Volatilidad: Presin de vapor baja.
3.- Corrosin: No debe ser corrosivo.
4.- Costo: El disolvente debe ser barato y debe obtenerse fcilmente.
5.- Viscosidad: Baja viscosidad debido a la
rapidez de absorcin, bajas cadas de
presin en el bombeo, facilidad para latransferencia de calor, etc.
6.- Otras caractersticas: No sea txico, ni
inflamable, debe ser estable qumicamente
y tener un punto de congelacin bajo.
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Caractersticas:a) Distribucin uniforme del lquido.
b) Resistencia a la oclusin y ensuciamiento.
c) Elevada rea libre para el flujo de gas.
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Necesarios para recoger el lquido que baja por las paredes.La altura mxima de lecho que puede existir sin redistribuidor
de lquidos depende del tipo de relleno y del proceso.
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Soportar el peso del relleno, y permitir un flujo relativamente
no restringido del lquido y del gas.
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Se colocan en la parte superior del relleno para evitar el
desplazamiento, la dispersin o la expansin del lecho a causa
de elevadas cadas de presin u oleadas de lquido.
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Ventajas
Eficiencia deabsorcin ms altascomo 99.9%.
Manejar razones delquido ms altas.
Consumo de aguarelativamente msbajos
Desventajas
Cadas de presinaltas en el sistema.
Facilidad deensuciamiento yobstruccin.
Altos costos demantenimiento
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Objetivo: Conseguir la mxima transferencia decomponentes con el mnimo consumo de energa y de
tamao de columna.
Parmetro de diseo: Dimetro de la columna,caudales de las dos fases y tipo de relleno.
Datos de diseo: Presin y temperatura de operacin
La P alta y T baja en absorbedor
La P baja y la T alta en un proceso de desorcin.
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2726.46
0.54 0.5238 kmol/h
26.46
0.0162 kmol/h
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2726.46
0.54 0.5238 kmol/h
26.46
0.0162 kmol/h
LV
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2726.46
0.54 0.5238 kmol/h
26.46
0.0162 kmol/h
Yn+1 = 0.54/26.46
Yn+1 = 0.0204
Y1 = 0.0162/26.46
Y1 = 0.00061Xo = 0/mol de Agua
Xo = 0
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Yn+1 = 0.0204
Y1 = 0.00061Xo = 0
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
Lnea de equilibrio
Y1
Lnea de operacin
Punto de interseccin
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2726.46
0.54 0.5238 kmol/h
26.46
0.0162 kmol/h
Yn+1 = 0.54/26.46
Yn+1 = 0.0204
Y1 = 0.0162/26.46
Y1 = 0.00061Xo = 0/mol de Agua
Xo = 0
Xn = 0.5238/21.9445
Xn = 0.0238
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Yn+1 = 0.0204
Y1 = 0.00061Xo = 0
Xn = 0.0238
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
Lnea de equilibrioLnea de operacin (L/V)min
Yn+1
Xn
Linea de operacin
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0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05
Lnea de equilibrio
Linea de operacin
Yn+1
Etapas
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a) Seleccin del relleno: Anillos Rashing de = 1 b) Dimetro
L= 21.44 Kmol/h
G = 27 Kmol/h gas = 0.1253 Lb/ft^3
lquido = 62.146 Lb/ft^3
Ulquido = 8.0085*10^-7 m^2/s
Al reemplazar los datos en lafrmula obtengo como dato 0.014
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Presin columna P(pulg H2O/pie de empaque)
Atm o moderada 0.4 a 0.75
Vaco 0.1 a 0.2
Absorbedor 0.2 a 0.6
Con el dato obtenido de 0.14 y con P en un absorvedor de
0.6 ploteamos en la Fig 13 obteniendo como valor de 0.07
Como estamos utilizando Anillos Rashing de 1 de la tabla
11.2 obtenemos que ap = 38 y la eficiencia es de 71%
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De la frmula anterior despejamos para obtener el valor de Vf
que corresponde a 3.3192 ft/s.
V = 0.5 a 0.7 de Vf
V = 0.6 * (3.3192) = 1.99152 ft/s
G = V * gas
G = 1.99152 * 0.1253 = 0.2495 Lb/pie^2*s
A = Masa de gas/G
A = (2736.3175 Lb/h/3600)/0.2495 =3.0464 pie^2
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Como estamos utilizando Anillos Rashing de 1 de la tabla11.5 obtenemos que HETP = 1.5 m = 4.5 ft
H = Nmero de etapas * HETP
H = 7*4.5 ft = 31.5 ft
Z = S + T + H
Z = 3 + 2 + 31.5 = 36.5 ft
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