OPERACIÓN UNITARIA DE LA ABSORCION
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OPERACIÓN UNITARIA DE ABSORCIÓN Y DES0RCIÓN GASEOSA
1. DEFINICIÓN:
La absorción de gases involucra la transferencia de un componente soluble,
presente en una fase gaseosa, hacia un líquido absorbente de baja volatilidad. La
desorción es el proceso inverso, es decir eliminación de un componente de la fase
líquida por contacto con una fase gaseosa.
En el caso más simple de absorción de gases, no existe vaporización del líquido
absorbente y el gas contiene sólo con constituyente soluble. Por ejemplo, al poner
en contacto una mezcla de amoníaco y aire con agua líquida a temperatura
ambiente, el agua absorbe amoníaco. Este es soluble en agua, mientras que el
aire es poco soluble en ella. A su vez, el agua no se evapora en cantidades
apreciables a temperatura ambiente. Como resultado, la única masa que se
transfiere es la del amoníaco que pasa de la fase gaseosa a la líquida.
En las operaciones de absorción, es necesario añadir un componente al sistema
(este es, el líquido absorbente).
La desorción o agotamiento es lo opuesto a la absorción. En este caso el gas
soluble se transfiere del líquido a la fase gaseosa.
La absorción y el agotamiento se utilizan con frecuencia en la industria. El ácido
clorhídrico se produce por la absorción en agua de cloruro de hidrógeno gaseoso.
La fermentación aerobia de los sedimentos y lados de aguas negras requiere la
absorción de aire. La carbonatación de refrescos involucra la absorción de dióxido
de carbono.
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2. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESTILACIÓN:
2.1 DESCRIPCIÓN DE LAS PARTES DEL EQUIPO
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Sensor de nivel
Sensor de caída de presión
Suministro y medidor en
caso gas=CO2(g)
Torre empaquetada
Filtro de aire
Válvula reguladora de presión
Rotámetro(Flujo de aire)
2.1.1 Torre Empaquetada:
La mayoría de empaques de torres son del tipo de anillos
monturas, usualmente los empaques del tipo anillo son valiosos
en el manipuleo de materiales orgánicos, cuando no hay mayor
problema de corrosión. Los empaques tipo montura son
especificados para sistemas acuosos cuando la corrosión es
importante .Aunque los empaques es oxidante por naturaleza, o
cuando se va a trabajar a temperatura elevadas. 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 lacolumna es por gravedad.
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Tuberías de desagüe
Rotámetro(Flujo de
amoniaco (ac))
2.1.2 Parte superior
La torre esta rellena con empaques de vidrio que permiten que el
paso del agua sea más lento y tome contacto con el aire. De esta
forma, debido a la mayor afinidad del gas al disolverse en el aire
que en el agua, el gas se disuelve en el aire que va en sentido
contrario al flujo del agua para mejorar el contacto gas-liquido.
2.1.3 Parte de la unión
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Con la salida de agua con menor concentración. En esta parte
está instalado un soporte que deja solo el paso del agua a un
cierto caudal.
2.1.4 Parte Inferior
Donde se acumula el líquido con menor concentración. Es aquí
donde se toman las muestras de líquido para saber su concentración
mediante la titulación. Como ya dijimos, se toman hasta tres
muestras de líquido de esta parte de la torre para comprobar que la
desorción haya alcanzado un valor estable.
2.1.5 Válvula Reguladora De Presión Del Gas A Usar:
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Se encarga de controlar la presión del sistema establecido, el
cual tiene que ser supervisado continuamente, porque debido al
flujo de líquido que pasaba, la presión varia significativamente lo
que traería consigo la obtención de datos equivocados.
2.1.6 Filtro Del Gas A Usar:
Intercambiador de calor que proporciona la energía a la columna para
mantener las corrientes de líquido y vapor en estado de saturación.
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2.1.7 Rotámetro para gas:
Es la llave para control el flujo del aire, y se mide en pies3/min. Para
este experiencia se trató de mantener el flujo de 6 pies 3/min, a una
temperatura de 70ºF y una presión de 14 psi. Tomar en cuenta que
también existe una rota-metro para el control del líquido, el cual era
de menor dimensión y no necesitaba mayor control, debido a que las
variaciones en la presión del aire eran intranscendentes. Su valor se
mantuvo a 40 lbs/hora.
De aire De líquido
2.1.8 Sensor de caída de presión:
Instrumento de medición de presión de aire. Esta calibrada y detrás
está colocado un papel milimetrado para facilitar la medición de
forma visual. El instrumento funciona mediante el empuje del aire que
va a pasar a la desorción.
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2.1.9 Filtro de Aire
Sirve para purificar el aire que se toma del medio ambiente ya este
contiene partículas de aceite, agua y polvo y otros elementos extraños que
pueden disminuir la eficiencia del proceso acumulando en los ductos
humedad y polvo que obstruyen los ductos. En la foto vemos la parte de la
salida del aire del filtro que es ancho en la parte superior. Podemos
comprobar que, a acercar cualquier elemento a la salida de aire, a este se
le adhieren pequeñas gotas de agua comprobando así que el aire contiene
elementos que dañarían el equipo
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2.1.10 Distribuidor
Por esta tubería se da la salida de los gases contaminantes obtenidos del
agua amoniacada, la cual hemos reducido su concentración. Esta es la
tubería de desagüe de los gases contaminantes, no se liberan al medio
ambiente sino que salen a un concentrador.
2.1.11 Sensor de Nivel:
2.1.12 Zona de control de la solución final:
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2.1.13 Equipo de Control y Seguridad
2.1.14 Equipo de alimentación:
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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.
2.1.15 Estructura de recolección:
2.1.16 Estructura de desagüe:
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3. FUNCIONAMIENTO:
La operación unitaria de desorción realizada en el equipo está conformado por la siguiente secuencia de pasos:
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El aire comprimido ingresa, llega a una
trampa o filtro, baja por una tubería en donde es
regulado el flujo mediante un sistema de
control, para posteriormente subir por
la torre de empaque.
El sistema líquido proveniente de la solución amoniacal se encuentra en un
tanque azul.Dicho tanque azul se encuentra en lo alto del laboratorio, esto para aprovechar el
flujo que generaría su caída.La solución cae por un ducto e ingresa en el otro sistema de control de flujo en este
caso de líquido.
El aire sube y la solución cae todo dentro de la torre empacada, en esta ocurre una transferencia de masa de líquido a gas en un proceso llamado desorción, el
procedimiento inverso se llama absorción.Esto se da por la presencia de fuerzas impulsoras llamadas también potencial químico, para esta operación el valor del potencial químico del amoniaco en
líquido es mayor que el potencial químico del amoniaco en el gas.La solución amoniacal pierde concentración debido a que el amoniaco es
transferido a gas.
Para incrementar la eficiencia de la operación de transferencia intervienen los anillos Rasching contenidos en la torre.Los alrededores del anillo son mojados por la solución
amoniacal generándose de esta manera una mayor área de transferencia que una superficie única, mediante esta técnica se
puede extraer una mayor cantidad de amoniaco..
Finalmente se recolecta el amoniaco, que mediante
titulación se puede corroborar la disminución
de su concentración inicial..
4. APLICACIONES
4.1 Eliminación de gases atrapados o disueltos no deseados con
destreza
El Proceso GDT es un medio eficiente y confiable para tratar aguas urbanas y
puede ser usado en forma independiente o en conjunto con otras tecnologías. Ha
probado ser sumamente eficiente en transferir dinámicamente los gases a una
solución mientras elimina gases atrapados o disueltos no deseados. Requiere
poco espacio de ocupación. Los costos de equipo, instalación y operación son
relativamente bajos. Es un sistema fácil de instalar no contaminante el cual
proporciona al usuario la capacidad de contener y tratar emisiones de gas de
proceso.
El Proceso GDT ofrece flexibilidad de diseño a los profesionales de tratamiento de
aguas urbanas para cualquier velocidad de flujo en un sistema compacto, no
contaminante, y de bajo mantenimiento. Disponible en sistemas montados en
unidades deslizables.
4.2 Tratamiento de aguas ácidas - eliminación de CO2
La relación de dióxido de carbono a ion de bicarbonato afecta directamente el pH
del agua. Entre mayor es la relación más naturalmente acídica es el agua. El agua
acídica es un problema debido a su naturaleza corrosiva. La corrosión de los
materiales de tubería resulta en altos costos de mantenimiento y la adición de
contaminantes al agua. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) de EE.UU.
estableció estándares de Nivel Máximo del Contaminante (MCL) de plomo y cobre
en agua potable. La corrosión es la principal causa de niveles elevados de
plomo/cobre en sistemas de distribución de aguas. El Proceso GDT ofrece control
de corrosión mediante la desorción de CO2 de la solución y reduciendo la relación
CO2/HCO3. Los costos operativos, de instalación y de capital son bajos gracias al
diseño operativo y al poco espacio ocupado por este sistema.
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4.3 Eliminación de metano
El metano es fácil de eliminar del agua. Con sistemas eficientes se puede
alcanzar más del 80% de eliminación.
4.4 Reducción de radón
El proceso de desorción nos permite también sacar el radón del agua
debido a la constante de la ley de Henry y al diseño operacional
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presurizado. La excelente eliminación del radón se logra en espacios
mínimos a bajos costos operativos y de capital
4.5 Control biológico del estireno en aire exhalado y orina mediante la
desorción térmica
El estudio de aplicación de la desorción térmica a la determinación de
estireno en fluidos biológicos se ha concretado en el análisis directo del
mismo en orina, mediante un procedimiento de purga y trampa, que arrastre
el estireno presente en la orina y lo concentre en un tubo relleno con un
adsorbente sólido para su posterior análisis.
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
La desorción es una operación unitaria muy importante a nivel industrial
debido a la gran variedad de sus usos y las aplicaciones que tiene en
las diversas actividades industriales, sobre todo en la de purificación
ecológica del agua de procesos.
Los redistribuidores son necesarios para recoger el líquido que baja por
las paredes y redistribuirlo después para establecer un modelo uniforme
de irrigación.
La forma y el tipo del relleno dependen del líquido y gas a utilizar. Hay
que recalcar que el relleno tiene como característica fundamental la no
reactividad (son inertes).
A medida que aumenta el tamaño del relleno disminuye la eficiencia de
la transferencia de materia
5.2 RECOMENDACIONES
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Controlar o tener revisados los valores que indican el rotámetro y el
manómetro, para tener control al el proceso, y obtener el resultado
esperado .No perder de vista los controles para que el parámetro se
mantenga en el punto óptimo.
En la transferencia de masas de debe tomar en cuenta la concentración
y para ello las siguientes condiciones, polaridad, viscosidad y densidad.
Se recomienda realizar las titulaciones de manera automática para
mejorar los tiempos en este proceso de operación unitaria de desorción.
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