Torres De Absorción De Gases.docx

Torres de Absorción de Gases, una de las maneras de separar las mezclas químicas frankjavier (54) en spanish • hace 9 meses La separación de productos de mezclas de componentes es una de las operaciones unitarias más comunes en procesos químicos industriales. Muchas de las operaciones de separación son del tipo difusional de contactos de fase tales como absorción y destilación. Para llevar a cabo estas operaciones, se requiere un aparato cilíndrico vertical llamado columna. Este dispositivo contiene mecanismos internos para efectuar el contacto gas-líquido; Estos pueden ser platos o paquetes (de tipo aleatorio o estructurado), que juegan un papel importante en estas operaciones de separación. En la presente publicación, desarrollare un poco la operación unitaria de Absorción de Gases.

Absorción de gases La absorción de gases es una operación básica unitaria de ingeniería química que estudia la separación de uno o varios componentes de una mezcla gaseosa disolviendo un líquido a través del cual el transporte de materia del componente o componentes de una fase gaseosa soluble tiene lugar en el absorbente líquido desde la fase de gas a la fase líquida. La operación inversa llamada desorción o extracción consiste en la transferencia de un gas de los componentes del soluto volátil de una mezcla líquida. En la absorción al poner en contacto un gas con un líquido en el que es soluble, las moléculas del gas pasan al líquido formando una solución con él, al mismo tiempo que las moléculas disueltas en el líquido tienden a regresar a la fase gaseosa, estableciendo un equilibrio dinámico entre las moléculas de gas que pasan a la solución y las que vuelven a la fase gaseosa.

Fuente. Figura 1 La absorción de gases tiene una gran aplicación en la industria petroquímica, química y ambiental; en términos de recuperación de productos de corrientes gaseosas para fines de producción, cubriendo así la producción industrial de soluciones ácidas o básicas en agua tales como ácido clorhídrico, azufre y nítrico o hidróxido de amonio, y la recuperación de gases ácidos tales como sulfuro de hidrógeno, mercaptanos y Dióxido de carbono con soluciones de

amina. La absorción de gases también tiene una amplia aplicación en el control de emisiones de contaminantes a la atmósfera, reteniendo sustancias contaminantes como azufre, compuestos clorados y fluorados; dicho control se basa en la eliminación del dióxido de azufre de los gases de combustión con soluciones acuosas de hidróxido sódico y la eliminación de óxido nitrogenado con soluciones de agentes oxidantes.

[Figura 2]

Torres de platos de Absorcion

Las torres de platos son cilindros verticales en que el líquido y el gas se ponen en contacto en forma de platos sobre platos o charolas representado en la figura 3, donde el líquido entra en la parte superior y fluye en forma descendente por gravedad, este fluye a través de cada plato y a través de un conducto, al plato inferior. El gas pasa hacia arriba, a través de orificios de un tipo u otro en el plato; entonces burbujea a través del líquido para formar una espuma, se separa de la espuma y pasa al plato superior. El efecto global es un contacto múltiple a contracorriente entre el gas y el líquido, aunque cada plato se caracteriza por el flujo transversal de los dos. Cada plato en la torre es una etapa, puesto que sobre el plato se ponen los fluidos en contacto íntimo, ocurre la difusión interfacial y los fluidos se separan. El número de platos teóricos o etapas en el equilibrio en una columna o torre sólo depende de lo complicado de la separación que se va a llevar a cabo y sólo está determinado por el balance de materia y las consideraciones acerca del equilibrio. La eficiencia de la etapa o plato y por lo tanto, el número de platos reales se determina por el diseño mecánico utilizado y las condiciones de operación. Al mismo tiempo, para una eficiencia de etapas o platos elevados el tiempo de contacto debe ser largo de tal forma que se permita que suceda la difusión y la superficie interfacial entre las fases sea grande. La caída alta de presión puede llevar directamente a inundaciones, con una diferencia elevada de presión en el espacio entre los platos, el nivel del líquido que abandona un plato a presión relativamente baja y entra a otro plato con presión alta, necesariamente debe ocupar una posición elevada en las tuberías de descenso Al aumentar la diferencia de presión debido al aumento en la rapidez de flujo del gas o del líquido el nivel en la tubería de descenso aumentará más aún para permitir que el líquido entre en el plato inferior. Finalmente, el nivel del líquido puede alcanzar el nivel del plato inferior.

Fuente. Figura 3

FLUJO A CONTRACORRIENTE Una torre a contracorriente, como se muestra en la figura 4, puede ser una torre empacada o de aspersión, con platos de burbuja o de cualquier construcción interna para lograr el contacto líquido-gas. La corriente gaseosa en cualquier punto de la torre consta de G moles totales/tiempo (área de sección transversal de la torre); está formada por el soluto A que se difunde de fracción mol y,

presión parcial (PA) o relación mol (Y), y de un gas que no se difunde, básicamente insoluble, Gs moles/tiempo (área).

Fuente. Figura 4

SOLUBILIDAD GAS-LÍQUIDO La solubilidad del gas en el líquido es función de la naturaleza de ambos componentes, de la temperatura, de la presión parcial de gas en la fase gaseosa y la concentración del gas disuelto en el líquido, la influencia que presenta la temperatura sobre la solubilidad viene dada por la ley de Van't hoff del equilibrio móvil, la cual postula “al elevarse la temperatura del sistema en equilibrio se verifica el proceso que va acompañado de absorción de calor” disminuyendo la solubilidad del gas al aumentar la temperatura así como, la solubilidad aumenta con la presión parcial del gas siendo esta independiente de la presión total para presiones inferiores a 5 atm.

Fuente. Figura 5

ELECCIÓN DEL DISOLVENTE Cuando la elección es posible, se prefiere los líquidos en los que la solubilidad del soluto es elevada lo que reduce la cantidad de disolvente en circulación al mismo tiempo que el disolvente debería de ser no volátil, de bajo precio, no corrosivo, estable, no viscoso y no inflamable preferiblemente ya que el gas tratado normalmente sale saturado con disolvente y las perdidas pueden ser costosas y pueden producir problemas de contaminación ambiental, por tanto los disolventes de bajo coste pueden resultar preferibles en comparación con los de mayor solubilidad o menor volatilidad pero más caros. Por lo general se utiliza agua para gases muy solubles en ella, los aceites son utilizados para hidrocarburos ligeros y disolventes químicos especiales son utilizados para absorber gases ácidos como CO2, SO2 y H2S. Para reacciones químicas reversibles es necesario disponer de datos experimentales sobre el sistema real ya que en estas reacciones se produce una solubilidad muy elevada permitiendo así utilizar un caudal mínimo de disolvente.

Referencias 





http://procesosbio.wikispaces.com/Absorci%C3%B 3n http://www.industriaquimica.net/absorcion-ydesorcion.html Libro Ocón y Tojo, Problemas de Ingeniería Química, Ed. Aguilar, España. Tomo II Pag 3 - 10