INSTITUTO POLITECNICONACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS ABSORCION Y AGOTAMIENTO PROFESOR: JOSE ALBERTO CABRALES TORRES TAREAS “SEGUNDO DEPARTAMENTAL” GRUPO: 3PV71 TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT __________________________________ TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT ABSROCION Y AGOTAMIENTO En el proceso de obtención de hidrogeno a partir de agua se dispone de la siguiente mezcla gaseosa 62.8% de H 2 , 33.4% de CO 2 , 3.2% de N 2 y 0.06% de CH 4 y se reduce a 1% volumen de CO 2 lavando la mezcla con agua. Calcular la cantidad de agua necesaria y la concentración de la disolución líquida de la salida de la columna (expresada en Kg de CO 2 /Kg de agua) si se emplea el 125% de la cantidad mínima y la operación se verifica isotérmicamente a 12.4 °C y 20 atmosferas, puede suponerse que en las condiciones de operación son despreciables las solubilidades de H 2 , N 2 , CH 4 en el agua. Los datos de equilibrio para este sistema están expresados en atmosferas de CO 2 en fase gaseosa es igual P*, frente a C (concentración de CO 2 en el agua en cm 3 de CO 2 a 12.4 °C y 1 atmosfera por cm 3 de agua.) P* (Atmosferas) C (cm 3 CO 2 /cm 3 H 2 o) 1 1.086 5 5.15 10 9.05 15 13.63 20 17.11 25 20.31 Tomando una base de cálculo de CO 2 =33.4% Entonces tenemos una TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT ABSROCION Y AGOTAMIENTO Calculando el gas de salida ( ) Moles de CO 2 en la mezcla gaseosa 33.4% ( ) Moles recuperados de CO 2 en el agua 99% ( ) Moles retenidos de CO 2 en el gas de salida ( ) Transformando las concentraciones a Donde: ( )( ) TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT ABSROCION Y AGOTAMIENTO P* (Atmosferas) C (cm 3 CO 2 /cm 3 H 2 o) C (Kmol CO 2 /Kmol H 2 o) Y 1 1 1.086 0.00091658 0.05263158 5 5.15 0.0043466 0.33333333 10 9.05 0.0076382 1 15 13.63 0.01150372 3 20 17.11 0.01444084 0 25 20.31 0.01714164 -5 Graficamos y obtenemos una ( ) ( ) TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT ABSROCION Y AGOTAMIENTO Sabiendo que tenemos el 125% de la cantidad mínima ( ) ( ) ( ) ( ) Obtener despejando de la ecuación de ( ) ( ) Despejamos por ultimo L’ de la ecuación de ( ) ( ) ( ) TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT ABSROCION Y AGOTAMIENTO Se va a emplear una torre de absorción con platos de válvula para recuperar el alcohol etílico de una mezcla gaseosa con aire, empleando agua pura. La columna operará a 30 °C y 110 kPa abs. El gas de entrada contiene 2% mol de Alcohol etílico, 95% del cual se recupera en el agua de salida. El flujo de entrada del agua es de 186 Kmol/h y el flujo de gas de salida es 211.7 kmol/h. Calcule el diámetro requerido de la torre, se utilizará un espaciamiento de platos de 2 pies, use un factor de 0.95 para tomar en cuenta una posible formación de espuma y considere un 80% de la velocidad de inundación, así mismo considere la tensión superficial del agua de 70 dina/cm. Tenemos el 2% mol de alcohol etílico, por lo que: Sabemos que representa el 98% de la mezcla gaseosa ---------- 98% ---------- 100% Moles de alcohol en la mezcla gaseosa 2% ( ) Moles de alcohol recuperados en el agua 95% ( ) Moles de alcohol retenidos en el gas de salida 5% TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT ABSROCION Y AGOTAMIENTO ( ) Al obtener los moles de alcohol retenidos en la corriente de gas, tenemos que la relación es: Para poder sacar el diámetro de la torre: Donde (0.95) (0.91) (0.80) ( ) √ ∑ ()( ) ()( ) ( ) ( ) TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT ABSROCION Y AGOTAMIENTO Para entrar a gráfica, calculamos: ( ) ( ) Espaciamiento de platos ( ) √ ( )( )( )( ) Despejando el diámetro de la siguiente ecuación, tenemos √ TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT ABSROCION Y AGOTAMIENTO Se desea absorber 90% de la acetona de un gas que contiene 1.0% mol de acetona en aire en una torre de etapas a contracorriente. El flujo gaseoso total de entrada a la torre es 30.0 kgmol/h, y la entrada total de flujo de agua pura que se usará para absorber la acetona es 108 K mol H2O/h. El proceso operará isotérmicamente a 300 K (80 °F) y a presión total de 101.3 kPa. La relación de equilibrio para la acetona (A) en el gas-líquido es y A = 2.53x A . Determine el número de etapas teóricas requeridas para esta separación. Por los datos que tenemos podemos calcular ( ) Flujo de moles alimentados de acetona ( ) Flujo de moles recuperados de acetona ( ) Flujo de moles retenidos de acetona ( ) TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT ABSROCION Y AGOTAMIENTO Calculando la relación Y A = 2.53X A De la ecuación de la pendiente y de la relación que se nos da en el problema: y=mx+b Y A = 2.53X A m=2.53 Utilizando la ecuación KREMSER-BROWN * ( ) + () Donde ( )( ) [ ( )() ( )() ( ) ] ( ) TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT ABSROCION Y AGOTAMIENTO Para recuperar parcialmente la acetona contenida en una mezcla aire-acetona, se absorbe con agua en una columna de laboratorio de 5 etapas reales con eficiencia de etapas de 60%. El flujo de la mezcla a la columna es de 1500 lts/min medidos a 20°C y 1 atm y su composición a la entrada es de 7.5% volumen. El líquido a la salida tiene una composición de 15% peso de acetona. Para el intervalo de concentraciones correspondiente a estas condiciones de operación, puede considerarse que se cumple y=0.75x, donde x y y son concentraciones molares en la fase liquida-gas respectivamente. Calcular: a) La concentración del gas limpio b) El flujo de agua con el que se está operando c) El porcentaje de acetona que se recupera en esta operación Donde: ( ) ( ) Tenemos un flujo de 1500 lts/min TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT ABSROCION Y AGOTAMIENTO Para sacar la Relacion tenemos Para calcular el flujo de Gas de salida ( ) Teniendo el número de etapas reales (5) calculamos etapas teóricas Despejando tenemos: Ahora iteramos un valor de Y 1 hasta encontrar y que cumplan las 3 etapas teóricas Para la concentración de gas limpio TOMAS DIAZ JONATHAN WILBERT ABSROCION Y AGOTAMIENTO ( ) Para el flujo de agua necesario Para el porciento de recuperación de acetona ( )