1. Operaciones Unitarias 2
Pablo Jiménez Rodríguez
Equilibrio y Cinética de Adsorción del Vapor
de Agua en Distintos Adsorbentes
1 de marzo, 2012

3. Índice
1) Introducción
2) Experimentación
a) Equilibrio de Adsorción
b) Cinética de adsorción
3) Resultados
4) Conclusiones

4. Introducción

5. Introducción
Las industrias que manejan líneas de gases tales como las de
obtención de gas natural, hidrogeno etc.…, tienen presente un
mismo problema, la humedad. Normalmente dichos productos
requieren ser presurizados para almacenamiento o transporte y
se requiere cumplir con varias especificaciones con respecto a
la cantidad de agua(vapor) presente para evitar la corrosión o
condensación del equipo de transporte o almacenamiento. De
aquí surgen diferentes métodos de remoción de vapor de agua
de las líneas gaseosas. Una de ellas es la del uso de
adsorbentes. Los mas comunes para remover grandes
porcentajes de humedad son el carbón activado y la alúmina y
para una remoción mas fina la zeolita.

6. Experimentación

7. Experimentación
Carbón activado Norit R2030

8. Alúmina Norton

9. Equilibrio de la Adsorción
Diseño Experimental

10. Teoría de Equilibrio
Para poder analizar los datos obtenidos a través del experimento se decidió
representar los resultados obtenidos mediante el calculo de isotermas, para las
cuales se empleo la teoría de virial para el caso del carbón activado y la zeolita ;
teoría BET para el caso de la alúmina.
Se opto por la isoterma de virial para el carbón y la zeolita por sus
características físicas ya que no presentan la formación de capas en su
superficie.
El mismo motivo por el cual se opto por la isoterma BET para analizar los
resultados de la alúmina es la formación de capas encima de la capa ya
formada con anterioridad.
P = Presión parcial del adsorbato ( vapor de agua)
q = cantidad adsorbida (masa)
H = constante de Henry
A1, A2 = coeficientes de la ecuación de Virial

11. P0 = Presión de saturación del vapor de agua
qm , CBET , n son parámetros de la isoterma. qm se debe a las monocapas
formadas. CBET depende de lo convexidad de la isoterma. Por ultimo n se debe al
numero de capas formadas.

12. Cinética de la Adsorción
Diseño Experimental

13. Teoría de Cinética
Para analizar la cinética de adsorción se realizo un balance de materia mediante el
cual se obtuvo un modelo matemático para presentar los datos obtenidos mediante
curvas características.
El modelo matemático considera un comportamiento isotérmico, dispersión axial,
transferencia de masa en las paredes, transferencia de masa interna(LDF) y
velocidad de flujo constante.
El modelo fue aplicado tanto en la fase solida y en la fase gaseosa de la cual se
obtuvieron las siguientes ecuaciones:

14. X representa la dirección axial
t es el tiempo
Є es la porosidad del adsorbente
Uo es la velocidad superficial
C es la concentración de la fase gas del adsorbato
C* es la concentración del adsorbato en la interface gas-solido
q es la concentración promedio de partículas adsorbidas
q es la concentración adsorbida en equilibrio con C*
Dax es el coeficiente de dispersión axial de masa
Kf es el coeficiente de transferencia en el filme de interface
Dh representa la difusividad en los poros
El radio de las partículas adsorbidas, al área especifica y los factores
geométricos están evaluados en Rp ap y ΩLDF respectivamente.

15. El modelo se resolvió mediante un método numérico a través de gPROMS
utilizando los siguientes parámetros:
Los coeficientes de transferencia y difusión se calcularon a través de :

16. Resultados

18. Resultados

24. Conclusiones

25. Conclusiones
1) Se obtuvieron las isotermas a 30°C de tres de los adsorbentes mas
comunes en el mercado: carbón activado, alúmina y zeolita.
2) El tipo de isotermas ,respectivamente, según la IUPAC son del tipo V , II y I.
3) A presiones relativamente bajas la zeolita es una mejor opción
4) A humedades mas altas se observa que la alúmina tiene mayor capacidad
de adsorción.
5) Se mostro que el equilibrio de la adsorción debe de tomarse en cuenta
cuando el sistema presenta regiones favorables y no favorables para
asegurar el uso del material mas adecuado a las condiciones existentes.

26. Gracias Por Su Atención