Torres de Relleno

7/31/2019 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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27


26/38

27


27/38

2726.46

0.54 0.5238 kmol/h

26.46

0.0162 kmol/h


28/38

2726.46

0.54 0.5238 kmol/h

26.46

0.0162 kmol/h

LV


29/38

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

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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