Ejemplo 10.2

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EJEMPLO 10.2
Eliminación de H2S del gas ácido del horno de coque (ejemplo 10.1 revisado)
INTRODUCCIÓN.
En este ejemplo, el agente de separación de masa mínimo requerido para una red de intercambiadores de masa en el ejemplo 10.1 se determina usando el enfoque gráfico de El-Halwagi y Manousiouthakis (1989).
SOLUCIÓN.
Para cada una de las corrientes enriquecidas y la corriente pobre del agente de separación de masa interno (amoniaco acuoso), x o y son representados gráficamente en la ordenada como una función de la masa del soluto transferido en la abscisa, siendo la pendiente inversa del caudal másico, F (kg/s). Para mezclas diluidas en el soluto, F es casi constante y en consecuencia, las curvas son aproximadamente líneas rectas. Para las corrientes enriquecidas, las curvas comienzas a las fracciones de masa más altas y terminan en las fracciones más bajas después de que el soluto se ha removido. Para las corrientes pobres, comienzan en la fracciones másicas más bajas y terminan en las fracciones másicas más altas después de ser añadido el soluto.
En la figura 10.6a, se muestran las tres curvas con cada una de las líneas posicionadas arbitrariamente sobre la abscisa para evitar intersecciones y aglomeraciones.
Para demostrar los resultados del método gráfico del Cl, la tabla 10.2 se utiliza para preparar la curva compuesta enriquecida, que combina las curvas R1 y R2 en la figura 10.6ª en una curva compuesta. Comenzando con masa cero de soluto en y=0-0003, la fracción de masa más baja de una corriente enriquecida, y utilizando la tabla 10.2, la masa acumulada del soluto eliminada en las fracciones de masa del intervalo son:
	y	0.0003	0.0005	0.001305	0.0451	0.051	0.07
	nacum	0	0.00002	0.00082	0.04457	0.05047	0.06757
Estos puntos forma la curva compuesta enriquecida de las figuras 10.6b y 10.6c. Tenga en cuenta que el externo de baja concentración se expande en el área de detalle en la figura 10.6c.
Normalmente, la curva compuesta pobre se prepara de la misma forma, sin embargo, en este ejemplo la curva es esa para el único agente separador de masa interno en la corriente L1. Simplemente se copia de la figura 1º.6ª, pero se desplaza hacia la izquierda para comenzar en n=0.00082, la cantidad mínima de soluto que se debe eliminar por el agente separador de masa externo, metanol enfriado
Figura 10.6 Método gráfico para localizar el agente mínimo de separación de mása externo: (a) curvas de intercambio de masa para cada corriente, (b) y (c) composición de las curvas enriquecidas y pobres.
Como se muestra en la figuta 10.6c, la composición de las curvas tienen un punto de aproximación más cercano en el punto donde la corriente L1 comienza a lo largo de la curva compuesta pobre; es decir, x=0.0008. La fracción de masa correspondiente en la curva compuesta rica es y=0.001305, con una fracción de masa de equilibrio correspondiente en la fase líquida de amoníaco acuoso de 0.001305/1.45=0.0009. Por lo tanto, el enfoque es 0.0009-0.0008=0.0001, que es ∆xmin. En consecuencia, estos dos puntos proporcionan las fracciones de masa en la pizca. Si ∆xmin se reduce a cero, la curva compuesta magra se desplaza hacia la izquierda hasta y=0.00116 (=1.45 x 0.0008), la fracción de masa en el equilibrio con x=0.0008. Como se mencionó antes, esto corresponde a un intercambiador de masa infinitamente grande.
En este ejemplo, con ∆xmin=0.0001, la masa en los segmentos de la curva compuesta rica se transfiere verticalmente hacia abajo a los segmentos de la curva compuesta magra que se encuentran debajo de ellos. Sin embargo, en los extremos de alta concentración, ningún segmento de la curva compuesta rica se encuentra verticalmente por encima del extremo superior de la curva compuesta magra. Allí, como se calculó previamente y se muestra en el "Pase final" de la Figura 10.4, se deben agregar 0.002665 kg/s adicionales de soluto. Alternativamente, el caudal de L1 puede reducirse o su fracción de masa objetivo reducirse de 0.0310 para eliminar la necesidad de soluto adicional. Esto es coherente con los resultados que se obtienen utilizando el método de intervalo de composición del ejemplo 10.1. De manera similar, en los extremos de baja concentración de las curvas compuestas, ningún segmento de la curva compuesta magra se encuentra verticalmente por debajo del extremo inferior de la curva compuesta rica. Aquí, el MSA externo debe eliminar 0.00082 kg/s, un resultado de nuevo consistente con el análisis de CI.