desorcion

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y SISTEMAS

AREA DE TECNOLOGIA DE LA PRODUCCION

DESORCIÓN GASEOSA

Alumnos:

Lizana Soto, Jeancarlo

Curso:

Fisicoquímica y Operaciones Unitarias TP 213

Profesor:

2011-II

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

FISICOQUIMICA2011-II

INDICE

INTRODUCCIONOBJETIVOS

1. Descripción de la Operación Unitaria Secado por Atomización.2. Descripción del equipo.3. Partes del Equipo

3.1 Atomizador3.2 Cámara de Secado3.3 Calentador de Aire Eléctrico3.4 Calentador de Aire a Gas3.5 Ciclón3.6 Motor y Ventilador3.7 Tablero de Control 3.8 Ducto de Salida3.9 Alimentador de Flujo3.10 Recolector

4. Procedimiento Descriptivo5. Variables de la Operación6. Diagrama de Operación7. Descripción de la Secuencia Operación del Equipo8. Ventajas del Equipo Minor9. Inconvenientes de la Extracción con equipo Minor10. Equipos Industriales11. Aplicaciones Industriales

Observaciones y RecomendacionesConclusionesBibliografía

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INTRODUCCION

Este trabajo trata de la operación de transferencia de materia conocida como desorción o <<Stripping>>. En muchos casos se absorbe un soluto a partir de una mezcla gaseosa, y se absorbe después del líquido para recuperar el soluto en una forma más concentrada y regenerar la disolución absorbente. Con el fin de favorecer las condiciones de la desorción se aumenta la temperatura o se reduce la presión total, o bien se realizan ambas modificaciones simultáneamente. Si la absorción se realiza a alta presión, a veces se puede recuperar una gran fracción del soluto simplemente efectuando un flash hasta la presión atmosférica. Sin embargo, para una separación casi completa del soluto, generalmente se requierenvarias etapas y la deserción o stripping se lleva a cabo en una columna conflujos de gas y líquido en contracorriente. Como medio de stripping se puedeutilizar un gas inerte o vapor de agua, pero la recuperación del soluto resulta másfácil cuando se utiliza vapor de agua, ya que este componente se puede condensar.

OBJETIVOS

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Conocer el equipo de desorción gaseosa, su funcionamiento por medio de una prueba en el equipo, en este caso sobre la desorción del amoniaco, también conocer las aplicaciones que tiene en la industria, además de los beneficios generados de su buen uso.

Conocer las condiciones existentes de operación del equipo por medio de la prueba de desorción con la solución amoniacal y las características de la solución final.

I. FUNDAMENTO TEÓRICO

La desorción es una operación unitaria de transferencia de materia, ampliamente utilizada en la industria química para la purificación de AGUAS.

En ella un gas disuelto en un líquido es arrastrado por un gas inerte siendo eliminado del líquido.

La absorción es el proceso contrario a la desorcion; en la absorción involucra la transferencia de un componente soluble presente en una fase gaseosa, hacia un líquido absorbente de baja volatilidad

Los equipos más empleados son torres cilíndricas, que pueden ser:

Las torres de relleno son columnas cilíndricas verticales, las cuales están rellenas con pequeñas piezas llamadas empaques. Estas piezas sirven para aumentar el área de contacto entre la fase gaseosa y la líquida, lo cual facilita la desorción.

Las torres de etapas son columnas cilíndricas que contienen en su interior una serie de platos perforados o con campanas de burbujeo que permiten el contacto íntimo de las fases líquida y gaseosa.

Los rotámetros para así medir la presión del líquido y del aire que ingresan a las torres.

La desorción es la eliminación de un componente de la fase liquida por contacto con una fase gaseosa.

Tipo de empaque:

El relleno de la torre debe ofrecer las siguientes características:

• Proporcionar una superficie interfacial grande entre líquido-gas. La superficie de relleno por unidad de volumen de espacio relleno debe ser grande, pero no en sentido microscópico.

• Poseer características convenientes de flujo de fluido. Esto significa que en el lecho relleno debe ser grande el volumen vacío fraccionario, o fracción de espacio vacío. El relleno debe permitir el pase de grandes volúmenes de fluido a través de secciones transversales pequeñas de torre, sin carga o inundación y una baja caída de presión para el gas.

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• Ser químicamente inerte a los fluidos con los que se va a operar.

• Tener solidez estructural para permitir que sean fáciles tanto el manipuleo como la instalación.

• Implicar un costo bajo.

Los rellenos en general son de dos tipos:

➢ Rellenos Desordenados:

Son aquellos que se descargan simplemente dentro de la torre durante la instalación y se dejan caer al azar. En el pasado se utilizaban materiales fácilmente obtenibles tales como grava o terrones de coke; son económicos pero no son deseables por razones de pequeña superficie y de pobres características de flujo de fluido.

Los rellenos irregulares más empleados en el presente son de fábrica, los tipos más comunes son:

Los anillos Rasching son cilindros huecos, con una gama de diámetros de entre ¼ y 4 pulgadas, o más; pueden fabricarse de barros cerámicos o de porcelana, materiales útiles para el contacto con muchos líquidos, excepto álcalis y ácido fluorhídrico; es útil excepto en atmósferas fuertemente oxidantes, de metales y de plásticos Los anillos metálicos de paredes finas ofrecen la ventaja de ser livianos.

Los rellenos en forma de silla de montar, tales como los Berl y los Intalox, se encuentran en tamaños de ½ a 3 pulgadas, hechos de base cerámico, aunque pueden fabricarse de con cualquier material que se le da forma mediante estampado.

Otros son el anillo Lesing, metal Intalox, anillo dividido en cruz, tellerente, etc.

➢ Rellenos Ordenados:

Estos pueden ser del tipo:

• Rellenos Rasching, apilados al tresbolillo.

• Anillos doble espiral.

• Rejas de madera.

• Grillas con orificios vertederos.

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Ofrecen las ventajas de una más baja caída de presión con un mayor caudal de los fluidos, usualmente a expensa de un costo de instalación más elevado.

Los anillos Raschig son el tipo de relleno más antiguo (data de 1915) y todavía están en uso. Los anillos Pall son esencialmente anillos Raschig en los que se ha aumentado la superficie de contacto, con lo que se mejora la distribución del líquido.

Las sillas Berl fueron desarrolladas para mejorar la distribución del líquido comparada con los anillos Raschig. Las sillas Intalox pueden considerarse como una mejora de las Berl, ya que por su forma es más fácil de fabricar.

Para construir estos rellenos se utilizan diversos materiales: vidrio, cerámica, metales, plásticos y carbono. Los anillos de metal y plástico son más eficaces que los de cerámica puesto que sus paredes pueden ser más finas.

La elección del material dependerá de la naturaleza del fluido y la temperatura de operación: el empaquetado cerámico es útil para líquidos corrosivos pero no para disoluciones fuertemente alcalinas. El plástico es atacado por algunos disolventes orgánicos y sólo debe usarse cuando no se sobrepasan temperaturas moderadas (por ejemplo no son útiles en columnas de rectificación). Tanto el relleno metálico como especialmente el cerámico se pueden romper fácilmente.

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II. EQUIPO DEDESORCIÓN

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Manguera de suministro de amoniaco (ac)

Manguera para el control de presión

2da manguera de

suministrode amoniaco(ac)

Torre empaquetada

Tubería de suministro de aire comprimido



En general, el mayor tamaño de relleno aceptable en una columna es de 50 mm. Los tamaños más pequeños son más caros que los mayores, pero por encima de 50 mm la eficacia en la transferencia de materia disminuye considerablemente. El uso de partículas de relleno demasiado grandes puede causar una distribución pobre del líquido.

Diámetro de la columna

La capacidad de una columna de relleno viene determinada por su sección transversal. Normalmente, la columna se diseñará para operar con la pérdida de carga que resulte más económica y que asegure una buena distribución del líquido y del gas. Para columnas con relleno al azar, la pérdida de carga normalmente no excede los 80 mm H2O por m de altura de relleno.

En estas condiciones, la velocidad del gas será de, aproximadamente, un 80 % la velocidad de inundación. Los valores recomendados en absorbedores son de 15 a 50 mm H2O/m de altura de relleno y en destilación a presiones moderadas de 40 a 80 mm H2O/m de altura de relleno. Para destilaciones a vacío, la máxima pérdida de carga se determinará en función de los requerimientos del proceso, aunque para una

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Tuberías de desagüe

Sensor de nivel

Sensor de caída de presión

Suministro y medidor en

caso gas=CO2(g)

Filtro de aire

Válvula reguladora de presión

Rotámetro(Flujo de aire)

Rotámetro(Flujo de

amoniaco(ac) )



distribución satisfactoria del líquido la pérdida de carga no debiera ser menor de 8 mm H2O/m.

La sección de la columna y su diámetro para una pérdida de carga seleccionada puede determinarse a partir de la gráfica presentada en la Figura 2, donde se correlaciona la relación entre las velocidades de flujo del líquido y el vapor, las propiedades físicas del sistema y las característica del empaquetado con el flujo másico de gas por unidad de área para distintos valores de la pérdida de carga.

Altura del lecho empaquetado

Para diseñar una columna de rectificación de relleno, el tratamiento más simple es considerar que se trata de una columna de pisos y utilizar el concepto de altura equivalente de un plato teórico (HETP). La HETP es la altura de relleno que produce la misma separación que una etapa de equilibrio. En destilación, este valor es esencialmente constante para un tipo y tamaño de relleno e independiente de las propiedades físicas del sistema. Por ejemplo, se pueden utilizar los siguientes valores de HETP para calcular la altura del lecho cuando el relleno es de anillos Pall: 0.4-0.5 m si los anillos tienen un tamaño de 25 mm, 0.6-0.75 m si son de 38 mm y 0.75-1.0 si son de 50 mm.

Para el diseño de las columnas de absorción de relleno se suelen utilizar los conceptos de número de unidades de transferencia y altura de una unidad de transferencia (HTU). Valores típicos de HTU para empaquetamientos al azar son: 0.3-0.6 m si el relleno tiene un tamaño de 25 mm, 0.5-0.75 m si el relleno tiene un tamaño de 38 mm y 0.6-1.0 m si es de 50mm.

Para conocer la altura necesaria de la columna bastará con determinar el número de pisos necesarios y su HETP o bien el número de unidades de transferencia y su HTU. Cómo realizar estos cálculos serán temas de los que nos ocuparemos más adelante.

Dispositivos interiores de torres de relleno

Distribuidor de líquido de alimentación.- El relleno, por sí solo, no conduce a una adecuada distribución del líquido de alimentación. Un distribuidor ideal tendría las siguientes características:

a) Distribución uniforme del líquido.

b) Resistencia a la oclusión y ensuciamiento.

c) Elevada flexibilidad de operación (máximo intervalo entre los caudales máximo y mínimo con los que puede operar).

d) Elevada área libre para el flujo de gas.

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e) Adaptabilidad a la fabricación con numerosos materiales de construcción.

f) Construcción modular para una mayor flexibilidad de instalación.

Los dos distribuidores más ampliamente utilizados son los de orificios y los de tipo vertedero. En los de tipo vertedero se utilizan tubos verticales con vertederos en forma de V para la bajada del líquido, lo que permite un mayor flujo al aumentar la carga de altura. En los de tipo orificio, el líquido desciende a través de los orificios y el gas asciende por unos tubos.

Las conducciones del gas deben tener un área tal que la pérdida de carga al circular el gas sea pequeña, los orificios deben ser lo suficientemente pequeños para asegurar que hay un nivel de líquido sobre el plato aún a la menor velocidad de líquido, pero lo suficientemente grandes para que el distribuidor no se sature a la velocidad mayor. Los distribuidores de tipo vertedero-canal son más caros pero más versátiles . El líquido se distribuye proporcionalmente a través de una o más bandejas de partición y después pasa a los canales con vertederos.

Redistribuidores de líquido.- Son necesarios para recoger el líquido que baja por las paredes, o que ha coalescido en alguna zona de la columna, y redistribuirlo después para establecer un modelo uniforme de irrigación. Los criterios de diseño son similares a los de un distribuidor del líquido de alimentación.

Un distribuidor tipo Rosette que va soldado a la pared de la columna y un redistribuidor que efectúa una recolección total del líquido antes de su redistribución.

La altura máxima de lecho que puede existir sin redistribuidor de líquidos depende del tipo de relleno y del proceso.

Así, la destilación es menos susceptible a una mala distribución que la absorción. Como orientación, se puede considerar que la máxima altura de lecho sin redistribuidor no debe exceder de 3 veces el valor del diámetro de la columna cuando el relleno es de anillos Raschig, y de 8 a 10 veces si el relleno es de anillos Pall y sillas. En las columnas de diámetro grande, la altura del lecho estará limitada por el máximo peso de relleno que pueda soportar el plato de soporte de relleno y las paredes de la columna (alrededor de 8 m).

Platos de soporte y de inyección del gas.- Además de soportar el peso del relleno, los platos de soporte deben de estar diseñados para permitir un flujo relativamente no restringido del líquido y del gas. Con los tipos de platos que se muestran en la Figura 5, el líquido desciende a través de las aberturas hacia el fondo y el gas asciende a través de la sección superior.

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Platos de sujeción (limitadores de lecho).- Los platos de sujeción se colocan en la parte superior del relleno para evitar el desplazamiento, la dispersión o la expansión del lecho a causa de elevadas caídas de presión u oleadas de líquido. La Figura 6 muestra algunos diseños de platos de sujeción. Se usan principalmente con relleno de cerámica, que puede romper fácilmente, y con relleno de plástico, que puede flotar y salir del lecho. Con frecuencia se utilizan recubrimientos de tela metálica situados sobre el relleno, juntamente con los platos de sujeción para prevenir el arrastre de líquido a la salida del vapor.

Platos de soporte para dispersión líquido-líquido.- Aunque todo el tratamiento anterior se ha hecho para columnas donde las dos fases en contacto eran líquido y vapor, también las columnas de relleno pueden ser utilizadas para efectuar el proceso de extracción líquido-líquido. En la parte inferior de la torre, la función de los platos de soporte es la de actuar como soporte y dispersor de la fase ligera. También se colocan cada 2 ó 4 metros de lecho, actuando como soportes y redispersores para la fase ligera, que tiende a coalescer. Cuando se colocan en la parte superior de la torre se pueden utilizar para dispersar la fase pesada o bien hacer continua la fase ligera. En general, la fase dispersa entra a través de los orificios y la pesada pasa a través de secciones disponibles para descender.

III. ELEMENTOS DEL EQUIPO DE DESORCIÓN

TORRE EMPAQUETADA: Las torres empacadas son ampliamente usadas en absorción gaseosa, deserción destilación y contacto líquido-líquido. Son también usados como separadores de arrastre y para la remoción de polvos.

Tales torres son útiles aparatos que son disponibles en una gran variedad de materiales de construcción, son extremadamente versátiles y dan buenos rendimientos sobre amplias variaciones en flujos de líquidos y gases; son usualmente menos costosos que otros equipos de aparatos de transferencia de masa.

El equipo consta principalmente de una torre de vidrio rellena con anillos Raschig de vidrio de ½”, con una altura de relleno de 48”, diámetro interior de la columna de 4”, trabajando a condiciones ambientales.

Como equipo auxiliar se conecta con una bomba para el desalojo del líquido del fondo de la columna, un compresor para insuflar aire, una válvula reductora de presión y un sistema neumático de control de nivel de líquido en el fondo de la columna. Se cuenta además con medidores de flujo tanto del gas como del líquido. La alimentación del líquido a la columna es por gravedad.

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VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN DEL GAS A USAR:

Esta válvula regula el flujo de aire, ya que el compresor envía el aire a una presión elevada (por ejemplo 100psi) y esta válvula la regula a la presión deseada para el experimento fue de 5 psi.

12VÁLVULA



FILTRO DEL GAS A USAR:

ROTÁMETRO PARA GAS: Es la llave para control el flujo del aire, y se mide en pies3/min. Para este experiencia se trato de mantener el flujo de 6 pies 3/min, a una temperatura de 70ºF y una presión de 14 psi.

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FILTRO



ROTÁMETRO PARA SOLUCION: Se vale del mismo principio que el rotámetro de liquido para su funcionamiento, nos mide el flujo de aire que va ingresar a la columna de desorción.. Su valor se mantuvo a 40 lbs/hora.

SENSOR DE CAIDA DE PRESIÓN: El manómetro en U nos registra la variación de presión en la parte superior de la torre y la parte inferior

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SENSOR DE CAIDA DE PRESIÓN



SENSOR DE NIVEL: Mide el nivel del liquido de la solución final.

ZONA DE CONTROL DE LA SOLUCION FINAL:

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SENSOR DE NIVEL



EQUIPO DE CONTROLY SEGURIDAD

EQUIPO DE ALIMENTACIÓN: Es el dispositivo que nos sirvió para descargar el líquido, utilizando una llave que empleamos para abrir el conducto por el cual se expulsaba el líquido.

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ALMACÉN DE SOLUCIÓN (AMONIACO(ac))

MANGUERA DE SALIDA DE SOLUCIÓN

EQUIPO DE CONTROL



ESTRUCTURA DE RECOLECCIÓN: Es el tanque de alimentación de solución de amoniaco con agua.

ESTRUCTURA DE DESAGUE:

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. BIBLIOGRAFÍA Y FUENTES:

➢ F. MOLYNEUX. Ejercicios de Laboratorio de Ingeniería Química. Ed. Blume. Madrid. 1969.

➢ CABE y SMITH. Operaciones Básicas de Ingeniería Química. Ed. Severté. Barcelona.1981.

➢ Barbosa-Cánovas. Operaciones Unitarias en la Ingeniería de Alimentos. 1999.

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