Absorción de CO2 en una columna empacada.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICALABORATORIO DE INGENIERIA QUIMICA III ABSORCIÓN DE CO2 EN UNA COLUMNA EMPACADA Viernes 8:00-11:00 Grupo: 15 FECHA DE ENTEGA DE REPORTE: 18 de Octubre del 2013 ABSORCIÓN DE CO2 EN UNA COLUMNA EMPACADA 7 85.640 20 1.El flujo de solución de MEA en L / h que logre esta separación 2..12)* kgmol de mezcla / h con una composición entre (20–23)** % en masa de CO2.2 20.6 20.8 79. Para lograr esta absorción.7 83.Para cada flujo de solución de MEA utilizado y mediante un balance de materia establecer: a) La ecuación de la línea de operación.45 0.45 0.658 33.7 79.Problema Se desea absorber el 50% de CO2 de una corriente gaseosa compuesta por aire y bióxido de carbono en una columna empacada con anillos Raschig.750 41.250 58.88 6 2. c) Trazar la línea de operación junto a la curva de equilibrio del sistema CO2 .MEA en agua al 15 % en peso) (Gráfica1).3 16.3 14.342 66.7 84.183 14. se ensayarán tres flujos comprendidos entre (4 ...87 22 CO2 (%) 26. El flujo de la alimentación está entre (0.45 0.458 abs CO2 (%) 73.88 CO2 (%masa) Aire (%masa) Entrad Entrada Salida Salida a 20. indicar qué representan los dos extremos. La curva de equilibrio se encuentra en el anexo C del guión d) Calcular el % de CO2 absorbido y el % de CO2 removido .542 1.09 . Calcular 1.273 22 0.266 14.8)*** L / h de monoetanolamina-agua (MEA) al 15% en masa.4 79. b) Calcular la concentración del líquido a la salida en relación molar.3 15.3 Cuestionario 1.37 14.88 4 2.0.El coeficiente volumétrico global de transferencia de masa kgmol de A transferid os h m 2 YA Datos y resultados obtenidos CMEA (gmol/L) Falim (L/h) Entrada CMEA (%masa) Salida Gaire (%) GCO2 (mm) 36 36 36 rem KYa en Salid Entrada a 2 2. 02 0.342 33.250 2.050 0. La transferencia de masa aumenta y por lo tanto la cantidad de CO2 absorbido también.016 %CO2 %CO2 abs remov 26.0195 0.015 X 0.035 Y Le=2 Le=4 Le=6 Series4 2.031 0.542 L’s/G’s 1..300 0.100 0.01 0.393 Líneas de Operación 0.750 66. .658 73.000 -0.250 0.005 0.200 0.03 0.Falim (L/h) 2 4 6 xA1 0.350 0.¿Qué cambio(s) se observa(n) en la línea de operación al variar el flujo de solución de MEA y cómo se relaciona con el % de CO2 absorbido? Al aumentar el flujo de MEA la pendiente de la línea de operación aumenta.458 58.050 0 0.612 3.250 41. alejándose más de la línea de equilibrio.025 0.150 0. . 6. También representa una relación limitante ya que con una relación de los flujos de la corriente líquida y la gaseosa menor a esta. ¿Qué significa la relación (L’s / G’s) mínimo? Cuando el valor L’s es mínimo se obtiene una línea de operación con pendiente mínima que toca la línea de equilibrio. al aumentar el flujo de MEA.3. con esta relación mínima se llegaría al equilibrio. G`s = kgmol de aire /h Le Lsol/h L's/G's 1. físicamente no es posible alcanzar este valor porque se necesitaría una columna infinitamente larga..033 kgmol de CO2/kgmol H2O Le=6 L solución/h.250 2 4 6 2.Utilizar la Gráfica 1 para indicar mediante trazos cuál es la fuerza directora o impulsora de la transferencia de masa La fuerza impulsora es la diferencia de composición YA y YA de equilibrio.¿Cuál sería el valor máximo de la concentración del líquido a la salida?.Utilizar la Gráfica 1 para calcular el número de unidades de transferencia de masa para cada corrida experimental de acuerdo a la siguiente ecuación de diseño: .612 3.De acuerdo a los resultados del punto 1.Desde un punto de vista operativo. Para cada XA la fuerza directora de la transferencia es la diferencia entre el valor de Y A y YAEquilibrio.034 kgmol de CO2/kgmol H2O Este valor coincidiría con la línea de equilibrio. XA1 máximo= 0. Los gradientes son verticales entre la línea de operación y la línea de equilibrio. ¿De qué depende la composición del líquido a la salida de la columna? Depende del flujo de solución de MEA alimentado. 8. 4.. XA1 máximo= 0. ¿Es posible obtener esta concentración?. (L’s / G’s) mínimo representa una condición ideal de flujos de líquido y gas.393 5. 7. XA1 máximo= 0.. XA1 disminuye y aumenta la cantidad de CO2 absorbido. no se lograría la absorción de CO2. Explicar su respuesta Le=2 L solución/h. El valor máximo de XA1 se obtiene cuando L’s es mínimo.. L’s = kgmol de agua / h.Calcular la relación (L’s / G’s) de operación para cada flujo de solución de MEA utilizado..032 kgmol de CO2/kgmol H2O Le=4 L solución/h. 37 0.223 2 14.39 0.706 2 3.25 2 3 4 Le 5 6 ..A partir de la ecuación de diseño. ¿Qué comportamiento observa?.37 6 10.. 0.Calcular el coeficiente volumétrico global de transferencia de masa KYa en (kmol de CO2 transferidos / (h m3 kgmol CO2 transferidos / kgmol Aire) Le Lsol/h Kya 12.465 4 2.286 2 4 6 0.33 0.31 0.Elaborar una gráfica de HUT y otra de NUT contra los flujos de solución de MEA utilizados (Gráfica 2 y 3).35 NUT 0.713 6 11.29 0..27 0.38 4 18.Le Lsol/h NUT 0.3908 9. Discutir sus resultados. las alturas de las unidades de transferencia Le Lsol/h HUT m 3. calcular para cada corrida experimental.3059 0. ¿Cuál es el comportamiento observado? 20 19 18 17 KYa 16 15 14 13 12 2 3 4 Le 5 6 KYa aumenta al aumentar el flujo.5 HUT 3. Al aumentar el flujo. el HUT disminuye y el NUT aumenta. 13.3 3. 12.5 2 3 4 Le 5 6 El HUT y el NUT tienen comportamientos opuestos cuando el flujo aumenta.7 3.7 2.3..Elaborar una gráfica de KYa contra flujo de solución de MEA (Gráfica 4)..1 2.9 2.¿Cuál es el flujo de solución de MEA al 15% que produce una separación (absorción) de CO2 en la corriente gaseosa del 50%? .9 3. 155 X=8.33 L solución/h. Al aumentar el flujo de la solución operamos más lejos del equilibrio lo que impulsa la transferencia de masa. Las unidades de transferencia en la columna empacada aumentan con el flujo mientras que la altura de estas disminuye.7x + 19.43 41 39 %CO2 absorbido 37 35 33 31 29 27 25 2 3 4 Le 5 6 y = 3.33 El flujo de la solución de MEA que produce una absorción de CO2 del 50% es de 8. . Conclusiones Con los datos experimentales obtenidos se puede observar que existe una mejor transferencia de masa al aumentar el flujo de la solución de MEA.33 Le=8. El coeficiente global de transferencia de masa aumenta al aumentar el flujo de solución y por lo tanto también aumenta la cantidad de CO2 absorbido.