Práctica 7 Absorción

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Procesos de separación por contacto continuo y humidificación.
Laboratorio de operaciones unitarias.
Práctica 7 Absorción
La absorción de gases es una operación unitaria en la cual se disuelve en un líquido uno o más componentes solubles de una mezcla gaseosa.
 
La operación opuesta se conoce con el nombre de desorción y se emplea cuando se desea transferir un componente volátil de una mezcla líquida a un gas. Esta operación se lleva a cabo de manera continua en equipos llamados torres o columnas. Son equipos cilíndricos y suelen ser de gran altura. Las torres pueden ser empacadas o de platos. generalmente la corriente de gas y la corriente de líquido fluyen a contracorriente dentro de la torre. 
La corriente gaseosa se introduce por la base de la columna y sale por el domo. La corriente líquida se alimenta por el domo y se descarga por la base. Entre ambas corrientes se crea una interfase muy grande por la subdivisión de la corriente líquida al mojar y salpicar los empaques. El efecto que se tienen dentro de una torre es similar al de una cascada, en donde el agua choca contra las piedras , las salpica y se desmenuza en pequeñas gotas. 
Elección del disolvente para la absorción.
Si el propósito principal de la operación de absorción es producir una solución específica, el disolvente es especificado por la naturaleza del producto. Si el propósito principal es eliminar algún componente del gas, casi siempre existe la posibilidad de elección. Por supuesto, el agua es el disolvente más barato y más completo, pero debe darse considerable importancia a las siguientes propiedades:
1. Solubilidad del gas. La solubilidad del gas debe ser elevada, a fin de aumentar la rapidez de la absorción y disminuir la cantidad requerida de disolvente. En general, los disolventes de naturaleza química similar a la del soluto que se va a absorber proporcionan una buena solubilidad. 
2. Volatilidad. El disolvente debe tener una presión baja de vapor, puesto que el gas saliente en una operación de absorción generalmente está saturado con el disolvente y en consecuencia, puede perderse una gran cantidad. Si es necesario, puede utilizarse un líquido menos volátil para recuperar la parte evaporada del primer disolvente.
3. Corrosión. Los materiales de construcción que se necesitan para el equipo no deben ser raros o costosos.
4. Costo. El disolvente debe ser barato, de forma que las pérdidas no sean costosas, y debe obtenerse fácilmente.
5. Viscosidad. Se prefiere la viscosidad baja debido a la rapidez en la absorción, mejores características en la inundación de las torres de absorción, bajas caídas de presión en el bombeo y buenas características de transferencia de calor.
6. Otros. Si es posible, el disolvente no debe ser tóxico, ni inflamable, debe ser estable químicamente y tener un punto bajo de congelamiento.
Absorción con torres empacadas.
En las torres de absorción empacadas mediante el uso de empaques o rellenos se busca principalmente el establecimiento de una gran interfase, a fin, de poner en contacto intimo las fases gaseosa y líquida. La cantidad de transferencia de materia, (de soluto en este caso), depende directamente de la superficie interfacial y de la naturaleza de los componentes. 
Las torres empacadas se usan en contacto continuo a contracorriente. Son columnas verticales y están rellenas con empaque. El líquido se distribuye en el empaque y desciende a través del él exponiendo 
una gran superficie de contacto con el gas. 
Reciben el nombre de empaques, las piezas que se colocan dentro del equipo y que se utilizan para aumentar el área interfacial. En general un buen empaque debe cubrir las especificaciones siguientes: 
Proporcionar una gran superficie interfacial entre el líquido y el gas. La superficie de empaque por unidad de volumen de espacio empacado debe ser grande, pero no en un sentido microscópico. Los pedazos de coque por ejemplo, tienen una gran superficie debido a su estructura porosa. 
Debe poseer buenas características de flujo. Esto es, que el empaque debe permitir el paso de grandes volúmenes de flujo a través de pequeñas secciones de la torre, sin provocar grandes caídas de presiones en la fase gaseosa. 
Debe ser químicamente inertes los fluidos del proceso. 
Su estructura debe permitir el fácil manejo e instalación. 
Debe tener un costo relativamente bajo. 
Contamos con varios tipos de empaque como:
Empaques al azar.
Empaque estructurados.
Empaques al azar y en arreglo regular.
Secuencia de cálculos.
Diseño mecánico de la columna de Absorción.
Definimos la relación molar YA1:
YA1 = (0.010-0.020)	∴	YA1 = 0.017
Definimos el porcentaje de absorción %ABS:
%ABS = (60%-90%)	∴	%ABS = 80%
Calcular el valor de YA2:
YA2 = YA1 *
YA2 = 0.017 *
Calcular el valor de :
Flujo molar inerte Gs:
 Flujo volumétrico del aire:
	Definir : 
	Calcular :
Flujo del Absorbente:
Fijar porciento de exceso sobre 
Flujo de Operación .
	Cálculo del % de Rotámetro.
Cálculo de flujo del soluto
 a Condiciones estándar 
Corrección a condiciones de Operación
 GA1 de flujo molar a flujo volumétrico
 Alimentación para el rotámetro
Cálculo de la concentración de amoniaco.
Datos:
Titulamos con NaOH 0.1 N:
Vmuestra= 5.2 mL
VNaOH = 11.1 mL
eq NH3=eq H20=eq NH4OH
 = 0.017 =0.0034
Diseño de la Columna con Balance de Materia.
De gráfica de equilibrio:
 
 
Observaciones.
Para propósitos de la práctica se utilizaron 3 alimentaciones ya que teníamos que mezclar en relación el aire y el amoniaco para poder realizar la operación, es muy importante tener cuidado en los cálculos del diseño mecánico que se elaboraron previos a la práctica ya que el amoniaco es un gas tóxico y es necesario tener un control muy estricto con el, por lo regular encontraremos solamente 2 tipos de alimentaciones.
Se titulo con NaOH la muestra problema debido al carácter ácido que presenta el amoniaco, presentamos una concentración de amoniaco relativamente baja, se alimentó 1 kg/cm2 el amoniaco.
Se tiene que tener cuidado al titular ya que en este será el punto de referencia para hacer la comparación entre el resultado ideal y el experimental.
Conclusiones.
Haciendo una comparación de los resultados teóricos y experimentales podemos concluir que los cálculos del diseño de la columna son muy cercanos a la realidad con una discrepancia apenas notable del 8% aproximadamente entre el resultado ideal y el real, claro todo para un diseño de una columna empacada, la cual nos da un área de contacto enorme a causa de los empaques, habría que experimentar con otro tipo de columnas el mismo proceso para hacer una evaluación de cual es la que presenta una menor porcentaje de error.
Es muy importante en está práctica realizar los cálculos del diseño de la columna previo a la operación ya que estamos manejando al amoniaco que es una sustancia tóxica, y tenemos que conocer y controlar las condiciones desde el principio de la operación del equipo, si no se realiza una correcta mezcla entre el aire y el amoniaco afectará directamente en los cálculos de nuestras concentraciones es por eso que hay que tener especial cuidado en el control del flujo de estos 2 gases.
La práctica permite darse cuenta de cómo es el funcionamiento real de la columna y en que aspectos hay que tener especial cuidado a la hora de operar, nos permite entender una manera más clara el fenómeno de transferencia de masa que ocurre en el equipo y poder estimarlo.
Referencia.
Antonio Valiente Barderas, Absorción, apuntes, Departamento de ingeniería química, UNAM, México, 2010.
	C
	PNH3
	
	YA
	XA
	0.105
	0.791
	
	0.00135397
	0.00111176
	0.244
	1.83
	
	0.00313802
	0.00258353
	0.32
	2.41
	
	0.0041367
	0.00338824
	0.38
	2.89
	
	0.0049647
	0.00402353
	0.576
	4.41
	
	0.00759572
	0.00609882
	0.751
	5.8
	
	0.01001381
	0.00795176
	1.02
	7.96
	
	0.01379454
	0.0108
	1.31
	10.310.01794011
	0.01387059
	1.53
	11.91
	
	0.02078208
	0.0162
	1.71
	13.46
	
	0.02355041
	0.01810588
	1.98
	15.75
	
	0.02766798
	0.02096471
	2.11
	16.94
	
	0.0292079
	0.02234118
	2.58
	20.86
	
	0.03697664
	0.02731765
	2.75
	22.38
	
	0.03977818
	0.02911765
	3
	235
	
	0.04185218
	0.03176471