OPERACIONES DE SEPARACIÓNPROBLEMA ABSORCIÓN NO ISOTÉRMICA – PRIMERA PARTE

Con el fin de recuperar cierto material, XY2, presente en una corriente que sale de un secador, ésta se va a lavar con un aceite –el cual, después, será despojado con vapor de agua--.

El gas que sale del secador [50000 ft3/h @ 75°F y 1 atm] está compuesto solamente por nitrógeno y XY2; la presión parcial del XY2 es 50 mmHg. El lavado se hará a una atmósfera, en una columna de platos bien aislada.

El aceite que se usará entrará a 75°F, esencialmente libre de XY2, a razón de 120.25 lbmol/h. Tiene un peso molecular de 180. Su viscosidad es 2 cP y su densidad relativa a 75°F es 0.81; el calor específico es 86.5 BTU/lbmol°F.

El sistema XY2-N2-aceite presenta un carácter especial, pues aunque exhibe calor de solución, las propiedades de las soluciones de XY2 en aceite pueden ser calculadas ponderando las de sus componentes1.

Es necesario producir un gas con sólo 0.2% fracción molar de XY2 en la descarga.

Algunos datos acerca del XY2 son los siguientes:Calor de solución en el aceite: -510 BTU/lb XY2 @ 75°F, referido a agua y XY2 líquidos.Calor latente de vaporización @ 75°F: 12000 BTU/lbmolCalor específico medio como gas: 11.2 BTU/lbmol°FCalor específico medio como líquido: 18.2 BTU/lbmol°FPeso molecular: 76

Para el nitrógeno gaseoso se puede asumir que el calor específico es 7 BTU/lbmol°F.

Establezca las características (flujo molar, composición, temperatura y entalpía) de las corrientes que entran y salen de la torre, para los tres casos siguientes: la solución concentrada sale de la torre a 80, 100 y 120°F. Elabore un gráfico de temperatura de salida del gas contra temperatura de salida de la solución.

Para los balances de energía utilice entalpías específicas, en BTU/lbmol de gas o de líquido, según corresponda, referidas a XY2 y aceite líquidos y nitrógeno gaseoso.

1 Esto es ficticio; se propone aquí solamente con propósitos académicos.