Lavadores De Gase1.docx

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LÁZARO CÁRDENAS MICHOACÁN. Carrera: Ingeniería Química.

Materia: Operaciones unitarias I.

Profesor: Leyva serrano Manuel

Unidad II. Otras técnicas de separación.

“Lavadores de gases” Integrantes:

 Arias Gómez Edmidia Montserrat

 Delgado Peñaloza Karen Lucero  Navarrete Teodoro Lizeth  Serna Olalde Victoria  Valencia Lopez Julieta Grupo: 52X Turno: Vespertino CD. Y PTO. LÁZARO CÁRDENAS, MICH., 01 de noviembre de 2017.

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Contenido Lavadores de gases. .................................................................................................................... 3 Tipos de lavadores ....................................................................................... 3 Lavadores tipo jet............................................................................................ 3 Material de construcción ............................................................................. 5 Tipos de lavadores jet .................................................................................. 5 Tipo I: ........................................................................................................ 5 Tipo II: ....................................................................................................... 6 Lavadores de gases calientes de combustión .................................................. 6 Ventajas ....................................................................................................... 7 Lavadores tipo columna de relleno ................................................................. 7 Partes de la columna .................................................................................... 8 Contaminantes que remueve ....................................................................... 9 Lavadores de gases tipo Venturi ...................................................................... 9 Contaminantes que remueve ..................................................................... 10

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Lavadores de gases. Los lavadores de gases son usados ampliamente para eliminar polvos, nieblas, vapores, olores y para neutralización de gases tóxicos. El principio de funcionamiento consiste en la recirculación de soluciones a través de una torre generalmente empacada por la que en concentraciones circula el gas a lavar y mediante absorción o reacción se retiran los elementos no deseados que lleva el gas. El líquido lavador puede ser agua, aceite, una solución alcalina o una solución alcalina con hipoclorito, dependiendo de los contaminantes que se quiere eliminar.

Tipos de lavadores  Lavadores tipo jet  Lavadores para gases calientes de combustión  Lavadores tipo columna de relleno  Lavadores tipo Venturi

Lavadores tipo jet Trata de una limpieza de gases vía húmeda, que utilizan tecnología de eyección para succionar el fluido de aspiración sin necesidad de equipos mecánicos. Estos no producen perdidas da carga en las líneas, sino que crean una ganancia de presión. Ventaja: Capaces de procesar caudales de gases contaminados desde 0.05 m3/h hasta aproximadamente 100,000 m3/h con temperaturas de hasta 1300 ºC. Son especialmente diseñados para mezclas de gases explosivos, para altas concentraciones de polvo y para gases muy corrosivos.

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Aplicaciones  Lavadores de gases de proceso: residuos nocivos generado en la producción de halógenos (F2, Cl2, Br2) de halógeno-hidrogeno (HF, HCl, HBr) de compuestos de azufre (S02, S, H2S), amoniaco, alcoholes de peso moléculas bajo, ácidos de carbono y aminas.  Lavado de gases caliente: gases residuales de plantas de incineración de residuos y sustancias peligrosas resultantes de proceso químicos como metales pesados, halógenos, hidrogeno e hidrocarburos  Separación de cenizas: gases que arrastran cenizas de incineración. Procedentes de hornos de cal y de gases de combustión. Adecuados para un tamaño de partículas de 0.5 m y superiores  Enfriamiento de gases: gases de escape de incineradoras, gases de proceso o un alto contenido de polvo carbónicos procedentes de la fabricación de acero. Proceso de pre-enfriamiento y enfriamiento de compresores  Absorción de gases de cloro: usados de producción de cloro gas o de la producción de lejías y también como instalaciones de seguridad ante posibles fugas en las estaciones de almacenamiento, llenado y dosificación de cloro gas

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 Lavadores como unidades de emergencias: como instalación de seguridad durante el almacenamiento en estaciones de dosificación o durante el transporte de halógenos compuestos halógeno-hidrogeno y amónico.  Lavadores de gases compactos para caudales de 200 m3/h: para plantas de laboratorio o piloto o para procesos de producción, unidades de drenaje limpieza y llenado de contenedores

Material de construcción Puede construirse en distintos materiales como acero metálico, acero revestido, termoplástico o plástico reforzado con fibra de vidrio, dependiendo de la composición de los gases de entrada.

Tipos de lavadores jet Tipo I:  Funcionan con principio de eyección  Producen aumento de presión  No necesitan ventilador mecánico  no provocan perdidas de carga Composición

 Tubo de lavado con distribución de liquido  Toberas motrices  Tanque de separación y almacenamiento  puede construirse en cualquier material

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Tipo II:  El tubo de lavado está integrado al tanque de separación  Su amplio espacio proporciona condiciones óptimas para el separador de gotas  Mejora la capacidad de separación  cuenta con segunda etapa de lavado

Lavadores de gases calientes de combustión  Los residuos procedentes de procesos químicos, de plantas de producción y también los vertidos especiales de plantas de tratamientos de residuos son a menudo reducidos y eliminados mediante la incineración.  Los gases de combustión generados, que alcanzan temperaturas hasta 1300 ºC contienen, hidrocarburos y metales pesados, estos gases no cumplen normalmente con los límites de emisión establecidos por la ley y por tanto no pueden ser liberados a la atmósfera sin un tratamiento previo. Por lo cual se utilizan un sistema de enfriamiento rápido.  los gases contaminados y a altas temperaturas se enfrían hasta unos 100 ºC mediante la inyección, a través de unas toreras especiales, del fluido de refrigeración, una vez frío, absorbe las sustancias nocivas presentes en el gas y el arrastre de las cenizas de mayor tamaño utilizando un fluido de lavado adecuado que suele ser un disolvente alcalino.  Después, el gas y la fase liquida son separadas en un separador centrifugo que se sitúa en la parte inferior del labrador. luego circula contra corriente por una columna de relleno y finaliza con un separador de gotas de fluido de lavado con el fluente gaseoso ya limpio.

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Ventajas  Enfriamiento rápido de los gases antes del lavado, que permite la construcción de los equipos en materiales más económicos y resistentes a la corrosión.  Corrosión mínima en el área de transición entre el gas de combustión frío y caliente al evitar la utilización de materiales metálicos.

Lavadores tipo columna de relleno En este tipo de lavadores el líquido es venido sobre un material de relleno de tal forma que se forme una película de líquido sobre elementos de relleno para lograran gran superficie de contacto liquido/gas, un tiempo de contacto alto y suficiente turbulencia para que el gas se disuelva en el líquido. son utilizados principalmente para gases.

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Partes de la columna  Separador de gotas: sirve para retener las gotas del líquido deslavados y evitar que abandonen el cuero del lavador de gases.  Distribuidor del líquido de lavado: La distribución del líquido es uno de los parámetros de funcionamiento más importantes del lavador de gases, estos pueden ser construidos en distintos materiales como metal o plástico.  Limitador del relleno: La finalidad del limitador del relleno es contener el material de relleno es situaciones de fluidización. es importante mantener la disponibilidad de espacio entre la parte superior del relleno y el distribuidor del líquido a fin de permitir al gas acelerar y conseguir la velocidad necesaria para pasar a través del distribuidor del líquido.  Material de relleno: Es la zona de la torre de lavado donde se producen reacciones químicas, en esta pare de la columna es donde el gas recibe e tratamiento y se elimina contaminantes, el material de relleno puede ser ordenado o aleatorio y puede ser plástico, metal o cerámico.  Soporte del relleno: El soporte del relleno lleva cabo varias tareas importantes, obviamente es el apoyo del relleno y del líquido del lavado, asimismo el soporte de proporcionar suficiente área libre para el paso del líquido descendente, y a tiempo permitir el paso del gas ascendente sin causar la inundación parcial de la torre.

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Contaminantes que remueve  Dióxido de carbono  Sulfuro de hidrogeno  Óxidos de azufre (SOx)  Óxidos de nitrógeno (NOx)

Lavadores de gases tipo Venturi Estos sistemas usan un flujo líquido para remover partículas sólidas. en ellos el gas resultante de la combustión, cagado con material particular pasa por un tubo corto con extremos anchos y una sección estrecha. esta construcción hace que el flujo de gas se acelere cuando aumente la presión. el flujo de gas recibe un socio de agua antes o durante la construcción en el tubo. la diferencia de velocidad y presión que resulta de la construcción hace que las partículas y el agua se mezclen y combinen. La reducción de la velocidad en la sección expandida del cuello permite que las gotas de agua con partículas caigan del flujo de gas. Los lavadores tipo Venturi pueden alcanzar 99 por ciento de eficiencia de la remoción de partículas pequeñas. sin embargo, una desventaja de este dispositivo es la producción de aguas residuales.

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Contaminantes que remueve Los lavadores tipo Venturi se usan principalmente para el control de material particulado (tamaño de partículas de 2 a 5 micras). Aunque son capaces de cierto control incidental de compuestos orgánicos volátiles (COV)

Absorción de gases. La absorción de gases es una operación unitaria de transferencia de materia en la cual una mezcla gaseosa se pone en contacto con un liquido a fin de disolver de manera selectiva, uno o mas componentes de gas y obtener una solución de estos en el líquido. El gas que queda libre de los componentes se denomina gas limpio o gas agotado. Se diferencian tres partes importantes en el proceso de absorción: el gas portador, el cual va a ser limpiado o purificado el líquido lavador, que sirve a disolver las impurezas y el componente gaseoso a separar. La absorción puede ser física o química según el gas que se disuelva en el líquido absorbente o reaccione con el dando un nuevo compuesto químico. Supóngase que se tiene una corriente de gas liviano, como el gas natural que contenga principalmente metano y pequeñas cantidades de etano hasta n-pentano. Se puede remover la cantidad deseada del componente mas pesado que el metano, colocando en contacto y en a contracorriente el gas natural con una corriente de aceite pesado en una columna de etapas múltiples como la ilustrada figura 6.7 puesto que la absorción es un proceso de liberación de calor, el aceite limpio generalmente entra una temperatura por debajo de la temperatura promedio a la cual se espera que opere la columna. La velocidad de flujo del aceite limpio es L0 y entra por la parte superior de columna. El gas rico o gas húmedo (el cual contiene las impurezas) entra por el fondo de la columna a una temperatura igual o por encima de su punto de roció y a la presión de la columna, pero generalmente por debajo de la temperatura promedio de operación de esta. El flujo de gas rico es representado por la variable Vn+1 y el flujo de gas limpio es V1. El aceite absorbente, mas el material que ha sido absorbido, es retirado por el fondo de la columna. El mismo recibe el nombre de aceite rico y esta representado por la Ln en la figura 6.7. Las columnas de absorción no necesitan ni condensador ni caldera. Un diseño muy utilizado consiste en emplear columnas vacías en la que el líquido está a presión por un sistema de ducha ubicado en la parte superior, haciendo que el mismo se pulverice, mientras que el gas rico circula en sentido contrario. Este diseño se conoce como torre de pulverización. En la industria, se utilizan torres de absorción principalmente oara la remoción de gases ácidos (H2S, CO2, SO2) que son emitidos por procesos de combustión o que son generados en el procesamiento de hidrocarburos líquidos y gaseosos. Para limpiar los gases de un horno de coque por ejemplo se emplea como liquido absorbente agua para eliminar vapores de amoniaco y se utilizan aceites para remover vapores de benceno de tolueno.

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La resolución de problemas enfocados en este tipo de proceso se envuelve el conjunto de ecuaciones de balance de materia y energía para cada etapa de la columna, así como las condiciones de equilibrio de manera similar a los planteados en la destilación. Se requiere el uso de métodos numéricos para resolver las ecuaciones planteadas por etapa para llegar a una solución conveniente. Sin embargo, para fines de este texto se consideran solo problemas sencillos que hacen uso de los balances de materia.

Problema 1. Una corriente de vapores procedente de un proceso de tratamiento de hidrocarburos contiene 1.1250% mol de H2S. el sulfuro de hidrogeno es un gas muy contaminante e irritante. Para cumplir con las normas ambientales es necesario retirar al menor el 99% de dicho compuesto utilizando una torre de absorción. El líquido absorbente es capaz de retirar 0.100 moles de H2S por cada litro de liquido utilizado. El flujo de gases rico en contaminantes es de 295.0 mol/determinar la cantidad de líquido absorbente necesario para retirar la cantidad requerida de H2S y la concentración de H2S en los vapores tratados.

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Problema 2. Se emplea una columna de absorción a fin de reducir el contenido de dióxidos de azufre en una corriente gaseosa. El gas por limpiar entra por el fondo de la columna a 45°c y 1 atm de presión, con un caudal de 10000 kg mol/h y composición expresada como porcentaje en volumen de 8.60% en CO2, 0.060% en SO2 y el resto de nitrógeno. El liquido absorbente esta formado por una suspensión acuosa de carbonato de calcio (22g de CaCO3 en 1000g de H2O cuy densidad es 1014 g/mL) que se introduce por la parte superior de la columna. Determinar el caudal de suspensión de carbonato de calcio necesario para que la concentración de S02 en gas de salida (gas limpio) se inferior a 0.000025%v, sabiendo que la capacidad de arrastre de esta suspensión es de 0.58g de SO2 por litro de la misma.

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Bibliografía  https://prezi.com/m-yyq6y1qorn/lavadores-de-gases/  https://www.google.com.mx/search?q=separador+de+gotas+en+un+lavador+de+gases&s ource=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjtzt_sqOnXAhULsVQKHaG2CYQQ_AUICigB&bi w=1242&bih=579&dpr=1.1#imgrc=9R3EiMRhUS-l2M:  https://www.google.com.mx/search?q=como+funciona+un+lavador+tipo+jet&tbm=isch&s ource=iu&ictx=1&fir=IfYNpIYEa3TAIM%253A%252CnCAfMVPGr1pjM%252C_&usg=__q8Jdzc0KWRocx3mfA1DzWa2c5JI%3D&sa=X&ved=0ahUKEwierPzeonXAhULrlQKHYg-CC4Q9QEIVjAI#imgrc=IfYNpIYEa3TAIM:  http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/claudiag/DocuIPQ/IPQ%20Absorcion%20y%20Ext raccion%20Liquido%20Liquido.pdf

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