• Categories
• Absorción (Química)
• Química
• Ingeniería mecánica
• Física aplicada e interdisciplinaria
• Ciencias físicas

Citation preview

Transferencia de masa en etapa de Equilibrio (IQ4) Ing. Williams Álvarez Pedro Alejandro Cisneros Polanco 200815486 Ensayo Grupo D 1. Tipología de columnas y tanques agitados mecánicamente. 2. Diseño de columnas de platos 3. Diseño de columnas empacadas

1. Tipología de columnas y tanques agitados mecánicamente

Normalmente, las operaciones de absorción, des absorción y rectificación se realizan en las denominadas torres o columnas, que son recipientes cilíndricos esbeltos, en posición vertical y en cuyo interior se incluyen dispositivos como bandejas o lechos de relleno. Generalmente, el gas y el líquido fluyen en contracorriente por el interior de la torre, cuyos dispositivos promueven el contacto entre las fases y el desarrollo de la superficie interfacial a través de la cual se producirá la transferencia de materia. El diseño de columnas de platos para operaciones de absorción o desorción se basa en muchos de los principios utilizados en los cálculos de operaciones de rectificación, tales como la determinación del número de platos teóricos necesario para conseguir un cambio de composición especificado. Estas columnas pueden resultar económicamente preferibles para operaciones en gran escala, pueden presentar mejor “relación de flujo descendente” y están menos sujetas a ensuciamiento por sólidos que las columnas de relleno. Para el diseño y cálculo de tanques de almacenamiento, el usuario deberá proporcionar los datos y la información necesaria para llevar a cabo el proyecto. La información mínima requerida (condiciones de operación y de diseño) es: volumen, temperatura, peso específico del líquido, corrosión

permisible, velocidad del viento, coeficientes sísmicos de la zona, etc. Dado que es el que conoce con exactitud las características tanto del fluido que desea almacenar y el lugar donde se ha de instalar dicho tanque, por lo que el fabricante no deberá suponer estas condiciones, y si así fuera, el fabricante tiene la obligación de informar al usuario, quien tiene la responsabilidad de autorizar o no las condiciones expuestas por la compañía constructora.

2. Diseño de columnas de platos Generalmente la operación de absorción de gases, igual que en otras operaciones básicas, como pueden ser la desorción y la rectificación, se realizan en columnas que son iguales que en el caso de una torre o columna de absorción con relleno. Son cuerpos cilíndricos dispuestos en posición vertical. En su interior se pueden encontrar unos dispositivos (bandejas, platos,...) El objetivo principal de estos platos es proporcionar una gran superficie de contacto entre las dos fases: la fase gaseosa y la fase líquida.

Método de Fair

Determina el flujo de gas Vin. Que causa inundación

Vin.= K ((rL - rV)/ rV) 0.5 ft/s

K es una constante empírica que depende del diseño del plato

Para fluidos que no hacen espuma se recomienda un valor para V entre un 80 a 85% de Vin; para fluidos que hacen espuma se recomienda un 75%.

Facilidad para construcción y mantenimiento

- Costos Considerando las labores de mantenimiento, industrialmente el valor mínimo para el espaciamiento entre platos de columnas pequeñas es 18 in. Si la destilación es al vacío el espaciamiento oscila entre 24 y 36 in (?).

(Ver Tabla 6.1 de Treybal).

3. Diseño de columnas empacadas Las torres empacadas son dispositivos utilizados en las operaciones de transferencia de masa en la cual se ponen en contacto continuo dos fases, en donde una sustancia presente en alguna de ellas se mueve hacia la otra. Su diseño depende de varios factores como: las propiedades hidráulicas de la torre, las características del empaque y las condiciones de operación como la temperatura, presión, relaciones de flujo de líquido y gas, entre otras.

Casos donde se debe considerar el uso de columnas empacadas

- Componentes termo sensibles que implican trabajar a bajas presiones y con una baja retención de líquido - Muy bajas velocidades del líquido y/o muy elevadas velocidades del vapor - La mezcla tiende a formar espuma - La mezcla contiene componentes muy corrosivos - Cuando el diámetro de la columna es menor a 2 ft

Altura de la zona empacada (H) a partir del análisis de etapa de equilibrio

Supuesto

Cada una de las zonas empacadas se dividirá en segmentos de igual altura (HETP), donde cada segmento actúa como una etapa de equilibrio. En la columna empacada los cambios de concentración son continuos no discontinuos; el modelo no es real pero es útil para el diseño. La altura de la zona empacada se calcula así,

H = NTP * HETP