7/23/2019 columna de Relleno 2015

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COLUMNASEMPACADAS.CLCULODELAALTURA(I)

Problemas de Operaciones Unitarias III 2015 Ingeniera Qumica UNT 2

(b) Calcule la altura de la columna considerando que es de relleno, sabiendo que la alturaequivalente a un plato terico esHETP= 2 pie.

PROBLEMA 4*.

En una columna de absorcin, se requiere tratar 170 m3/h de una mezcla amonaco-aire que ingresa por el fondo de una columna con una concentracin de 3,2 % envolumen de NH3 y la corriente de salida no debe contener ms de un 0,1 % envolumen de NH3. Para concentraciones bajas de NH3 y a la temperatura deoperacin de 298 K, la relacin de equilibrio es:

y*= 0,16x

Siendo x y y las fracciones molares de NH3 en las fases lquida y gaseosa

respectivamente.

Calclese:

(a) El caudal mnimo de agua a emplear [kg/h].

(b) El nmero de etapas reales necesarias si la cantidad de agua empleada es 1,8 veces lamnima y el rendimiento global es del 70 %. Para las condiciones del problema, el nmero de etapastericasNpuede obtenerse mediante la siguiente ecuacin (Kremser, 1930), donde mes la pendientede la lnea de equilibrio:

mV

L

mV

L

mV

L

yy

yy

N

=

+

1

1

*22

21

(c) La altura necesaria de la torre, si la columna fuera de relleno y la altura de la unidad de

transferencia fueraH0Y= 0,7 m.

PROBLEMA 5. Cuando se fermenta melaza para la produccin de alcohol etlico, se desprende un

vapor rico en CO2 que arrastra una pequea cantidad de etanol. El alcohol puede recuperarse por

absorcin con agua en una torre empacada. Determine:

(a) El nmero de etapas de equilibrio necesarias para la operacin de la torre en

contracorriente, suponiendo condiciones isobricas e isotrmicas de la torre, y despreciando la

transferencia de masa de todos los componentes excepto del etanol.

(b) La altura de empaque requerida si la torre est rellena con anillos Pall metlicos de 1,5

pulgadas, sabiendo queH0Y= 0,61 m.

Datos:

Gas entrante: 180 kmol/h; 98% CO2, 2% ethyl alcohol; 30C, 110 kPa

Lquido absorbente: 50% por encima del caudal mnimo necesario, 100%

agua; 30C, 110 kPa

La recuperacin requerida de etanol es 97%. Se puede suponer que el absorbente, a la salida, estar

diluido en etanol, cuyo valor deKse puede determinar a partir de la ley de Raoult modificada, KA= A

P0A / P. La presin de vapor del etanol a 30C es 10,5 kPa. A dilucin infinita en agua a 30C, el

coeficiente de actividad de la fase lquida del alcohol es 6.

PROBLEMA 6*. En el secado de aire para cierto proceso se utiliza una columna empacada de

absorcin con H2SO4. El cido de entrada contiene 92 % de H2SO4 en peso y su concentracin

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disminuye a 47,6 % de H2SO4al pasar por la columna. El aire ingresa a 298 K, con una humedad del

70 %, mientras que el anlisis del aire de salida indica que la humedad del mismo es de 3,09 g/m 3de

aire seco a 298 K y la presin baromtrica normal. La columna est equipada con serpentines para el

enfriamiento, con el objeto de que la temperatura se mantenga constante en toda la columna que opera

a 298 K.

Se requiere construir una segunda columna, de la misma seccin que la anterior, en la cual las

condiciones de operacin sern similares y la concentracin del aire a la salida es igual, excepto que la

nueva columna se va a disear para una velocidad de flujo del cido equivalente al doble de la que se

utiliza actualmente. Cul ser la altura necesaria de la nueva columna, expresado como porcentaje de

las dimensiones de la columna actual?

Datos de equilibrio:X [molH2O/molH2SO4] 1,125 2 3 4 5 6 7 8

Y [molH2O/molAire Seco] 0 0,0010 0,0032 0,0070 0,0104 0,0133 0,0157 0,0178

Nota: Suponer que la resistencia de la pelcula de gas es el factor controlante.pH2O (25 C) = 23,76

mmHg.

PROBLEMA 7*. Para separar el 95 % del NH3 de una corriente que contiene 40 % de NH3 en

volumen, se utilizan 120 kmol/h de cierta disolucin por cada 24 kmol/h de gas que entra, lo que

supone un valor superior al mnimo necesario. Los datos de equilibrio se dan en la figura. La presin

es la atmosfrica y la temperatura 25 C. Calcule el nmero de unidades de transferencia basando el

clculo:

(a) En fracciones molares

(b) En relaciones molares.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

moles NH3/moles fase lquida, x

molesNH3/molesfasegaseosa,y

Los problemas marcados con un asterisco (*) debern llevarseresueltos a la clase de problemas.

Sitio web: http://www.herrera.unt.edu.ar/operacionesunitarias2y3