Asignación Absorción.docx

ASIGNACIÓN NÚMERO 1 WENDY JOHANNA RIVERA VELÁSQUEZ COD: 2132498 PROBLEMA Un gas de alumbrado se va a liberar del aceite ligero poniéndolo en contacto con un aceite de lavado como absorbente; el aceite ligero se va a recuperar por desorción de la solución resultante con vapor. Las condiciones en los equipos son: Absorbedor. Gas entrante, 0.250 m3/s (31800 ft3/h) a 26 °C; P = 1.07x105 N/m2 (803 mmHg), contendrá 2.0% en volumen de vapores de aceite ligero. Se va a suponer que todo el aceite ligero es benceno y que se requiere 95% de eliminación. El aceite de lavado va a entrar a 26 °C, contendrá 0.005 fracción mol de benceno y tendrá un peso molecular promedio de 260. Se va a utilizar un flujo de circulación del aceite (flujo de operación) 1.5 veces la cantidad mínima. Las soluciones de aceite de lavado-benceno son ideales. La temperatura va a ser constante e igual a 26 °C Desorbedor. La solución del absorbedor se va a calentar a 120 °C y va a entrar al desorbedor a 1 atm de presión. El vapor desorbente va a estar a presión atmosférica, sobrecalentado a 122 °C. El aceite para eliminar el benceno, de fracción molar igual a 0.005, se va a enfriar a 26 °C y va a regresar al absorbedor. Se va a utilizar un flujo de vapor de 1.5 veces el mínimo. La temperatura va a ser constante a 122 °C Determine el flujo de circulación del aceite y el flujo de vapor que se necesita para llevar a cabo las operaciones. a. Especifique los flujos de gas, líquido, composiciones, temperatura. Los cálculos se pudieron hacer gracias a una aproximación para las concentraciones en el equilibrio, donde estas se obtienen por método gráfico, donde posteriormente a esto se pueden calcular los flujos y finalmente las concentraciones reales de la operación, la siguiente tabla de Excel muestra los cálculos realizados en orden de procedimiento matemático y posteriormente son organizados en el diagrama.

b. Especifique el grado de separación deseado Se espera que la corriente contenga un 95% menos de Benceno, esto debido a que el Benceno es un gas contaminante cancerígeno, la exposición a altas concentraciones a este por parte de los operarios de la planta puede causar graves problemas a su salud como lo es por ejemplo la leucemia, la OMS indica que estos desechos no contengan concentraciones mayores de 4,4x10-6 a 7,5x10ˆ-6 g/m3.

c. Justifique la selección del absorbente o desorbente según corresponda, desde el

punto de vista fisicoquímico, operacional, económico y ambiental. Para absorber el benceno en la primera etapa del proceso no se puede hacer uso de agua, a pesar de ser el disolvente más barato y abundante, ésta en estado líquido no tiene una naturaleza química afín para la absorción de benceno, por esta razón el problema brinda una pista de que el absorbente debe ser un aceite, para este caso se muestran como ejemplo los aceites hidrocarbonados, ya que además se necesita que este líquido tenga baja volatilidad, estos aceites hidrocarbonados son altamente reconocidos en la industria por su uso para la eliminación de los gases contaminantes producidos mediante la combustión, el cual es el caso que estamos manejando, ya que el problema indica que es un gas de alumbrado el cual se encuentra contaminado, por otra parte y para confirmar la investigación, se sabe que el benceno es una sustancia no polar, es decir que es altamente soluble en sustancias que tengan esta misma naturaleza, los aceites al ser de igual forma poco polares, resultan perfectos para este tipo de absorción. Para retirar el benceno que fue absorbido por el aceite, este se pone en contacto en el desorbedor con una corriente de vapor, la cual arrastra la cantidad necesaria de benceno para que este aceite pueda volver a ser utilizado, en este caso el vapor a usar si puede ser agua, por esto se realiza el proceso de tratamiento térmico para el aceite de los fondos de la torre de absorción, al ser el benceno una sustancia muy volátil, esta puede escaparse fácil del aceite que lo absorbe y mezclarse en forma de vapor con el agua, después de este proceso, por medio de un enfriamiento se pueden separar fácilmente estas dos sustancias ya que en estado líquido son inmiscibles.

d. Determine la mínima cantidad de absorbente o desorbente que debe utilizar. De los cálculos en Excel se obtiene que la cantidad mínima de aceite absorbente es 0,0011958kmol/s y la cantidad mínima de gas desorbente es 0,0004343kmol/s.

e. Seleccione el equipo a utilizar, ya sea una Torre de platos o Torre empacada, justificando su elección, así como el tipo de plato o de empaque. Para responder a esta pregunta se observará la tabla de comparación entre torre de platos y empacada para saber cual resulta ser la mejor opción.

Como se puede observar de haber respondido las preguntas de la tabla y seleccionar en cada una cual es la mejor opción, se encuentra que la torre de platos es la mejor opción, en las mismas respuestas a esta se justifican las razones, se espera que los platos sean de campana ya que es la mejor opción debido a que este tipo no permite el lloriqueo dentro de la torre. f. Determine la altura de la torre y el diámetro de la misma. Sustente todas las consideraciones que tiene en cuenta.

Para el cálculo del número de etapas se hace uso de las gráficas de equilibrio y la línea de operación, en ambos casos el número de etapas es 7, tomando por heurística como 1,7 la distancia entre cada plato, esto indica que la altura tanto para el absorbedor como para el desorbedor es de 3,5m.

El documento de Excel evidencia la estrategia realizada para hallar el diámetro de las torres, donde para el absorbedor es 0,788m y para el desorbedor 0,2922m.