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UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO
ABSORCIÓN Y
DESORCIÓN
DRA. EBELIA DEL ANGEL
MERAZ
ABSORCION DE GASES
Es una operación de transferencia de masa que consiste
en separar un soluto gas contenido en una mezcla
gaseosa por contacto con un liquido en el que es
altamente soluble, es decir, el soluto gas se va a difundir
en el seno del liquido.
DESORCION DE GASES
Es la operación inversa de la absorción y consiste en
separar un gas disuelto en un liquido por contacto con
otro gas o vapor.
Los equipos donde se llevan a cabo estas operaciones se
llaman absorbedores y desorbedores, o bien columnas
de absorción o columnas de desorción.
DEFINICIONES BASICAS
GAS INERTE (Gs)
Es aquel gas que no interviene durante la operación de
transferencia de masa, es decir, es una corriente
constante.
LIQUIDO INERTE (Ls)
Es un liquido que no interviene durante la operación de
transferencia de masa y por lo tanto es una corriente
constante.
FLUJO MOLAR
Es la cantidad de moles de una sustancia por unidad de
tiempo, tiene las unidades de kmol/hr, mol/hr, lbmol/hr,
etc.
Flujo molar= (flujo másico)(masa molecular)
Flujo molar = (flujo volumétrico)(densidad)/p.m
FLUJO MASICO
Es la cantidad de materia, expresada en masa, por
unidad de tiempo. Puede tener las unidades de ton/hr,
kg/hr, lb/hr, etc.
Flujo másico= flujo molar/masa molecular
Flujo másico= (flujo volumétrico)(densidad)
FLUJO VOLUMETRICO
Es la cantidad de volumen de una sustancia que se
transfiere por unidad de tiempo. Puede tener las
unidades de : l/s, m3 / hr, ft3/s, gal/hr, etc.
Flujo volumétrico= flujo másico/densidad
Flujo volumétrico= (flujo molar)(p.m)/densidad
ABSORCION ISOTERMICA E ISOBARICA DE UN
SOLO COMPONENTE EN COLUMNAS DE PLATOS
O ETAPAS
L2
Ls
XA
G2
GS
YA
1
2
3
4
L1
LS
XA
G1
GS
YA
A: Gas transferible
Es: # de platos ideales/# de platos reale
Es: Eficiencia
global de la
columna
DEFINICIONES
PLATO O ETAPA
Es una parte de la columna donde se ponen en
contacto las corrientes de líquido y gas con la
finalidad de intercambiar masa. Si elo líquido y
el gas que salen de un mismo plato estan en
equilibrio entonces se llama plato ideal o
teórico.
G1: Corriente total de gases que entran al absorbedor (GS+ GA).
GS: Corriente de gases inertes, los cuales son constantes a través de la columna.
yA1: Fracción molar del gas transferible a la entrada del absorbedor.
YA1: Relación molar del gas transferible A en la entrada del absorbedor
PA1: Presión parcial del gas A en la entrada del absorbedor
G2: Corriente total degases en la salida del absorbedor.
yA2: Fracción molar del gas A en la salida del absorbedor.
YA2: Relación molar del gas A en la salida del absorbedor.
PA2: Presión parcial del gas A en la salida del absorbedor.
L2: Corriente total de líquido en la entrada del absorbedor.
LS: Corriente de líquido inerte o líquido no transferible
xA1: Fracción molar del gas A en el líquido a la entrada del absorbedor.
XA2: Relación molar del gas A en el líquido a la entrada del absorbedor.
L1: Corriente total de líquido a la salida del absorbedor.
Xa2: Fracción molar del gas A en el líquido a la salida del absorbedor.
XA2: Relación molar del gas A en el líquido a la salida del absorbedor.
ECUACIÓN DE LA LÍNEA DE OPERACIÓN DE
ABSORCIÓN : YA1 > YA2 , XA2 <XA1
LS/GS= (YA1- YA2)/(XA1-XA2)
m = Pendiente de la recta
m= LS/GS
tg-1 (m) = tg-1(LS/GS)= < de la recta
ECUACIÓN DE LA LÍNEA DE OPERACIÓN DE
DESORCIÓN : XA2 > XA1 , YA2 > YA1
LS/GS= (YA2- YA1)/(XA2-XA1)
Un hidrocarburo relativamente no volátil que contiene 4% de mol
de propano se extrae por acción directa de vapor sobrecalentado en
una torre de extracción de platos, para reducir el contenido de
propano a 0.2%, la temperatura se mantiene constante a 422 por
medio de un calentamiento de la torre que opera a 2.026x105 Pa de
presión. Se usa un total de 11.42 kgmol de vapor directo para 300
kgmol de líquido de entrada total. El equilibrio vapor – líquido se
puede representar mediante y=25x, donde “y” es la fracción mol de
propano en el vapor y “x” es la fracción mol del propano en el
hidrocarburo. El vapor se puede considerar como gas inerte y no se
condensara. Grafique las líneas de operación y de equilibrio, y
determine el número de platos teóricos.
L2 = 300 kmol
xA2 = 0.0400
LS =288 kmol
XA2 = 0.0416
yA2 =0.4996
G2=
22.8217kmol
YA2 = 0.9986
L1 = 288.5771
kmol
XA1 = 0.0020
xA1 = 0.0020
yA1 =0.0000
YA2 = 0.0000
G1= 11.42 kmol
Gs= 11.42 kmol
LS= L2(1-XA2) = 300 kmol (1 – 0.04) =
288 kmol
GS= G1 (1- YA1) YA1 = 0
GS= G1
XA2 = xA2 XA2 = 0.04 = 0.0416
1- xA2 1- 0.04
LS/GS= (YA2- YA1)/(XA2-XA1)
YA2 = (LS/GS )(XA2-XA1)
YA2 = (288 kmol/ 11.42 kmol )(0.0416- 0.0020)
YA2 = 0.9986
yA2 = YA2/ 1+ YA2= 0.9986/1.9986 = 0.4996
G2= GS/ 1- yA2 = 11.42 kmol/ 1-0.4996 = 22.8217 kmol
L1= LS /1- xA2 =288 kmol /1-0.002 =288.5771 kmol
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045
Y
X
1
2
3
4
5
IDENTIFICACIÓN DEL NUMERO DE
PLATOS
Una corriente de gas contiene 4.0% de mol de NH3 y su
contenido se reduce a 0.5% mol en una torre de absorción
empacada que opera a 293 K y 1.013 kg mol/hr y el flujo
total de gas de entrada es de 57.8 kg mol/hr. (El diámetro de
la torre es 0.747m) los coeficientes de transferencia de
masa de película son Kya=0.0739 kg mol/s.m3 fracción mol
y Kya=0.169 Kg mol/s. m3 fracción mol.
a) Calcule la altura de la torre kya
b) Calcule la altura de la torre usando Kya
L2 = 68 kg mol/hr
xA2 = 0
LS =68 kg mol/hr
XA2 = 0
yA2 =0.005
G2= 55.7668 kg mol/ hr
YA2 = 0.0050
L1 =
XA1 = 0.0298
xA1 = 0.0289
yA1 =0.04
YA1 = 0.0416
G1= 57.8 kg mol/hr
Gs= 55.488 kg mol/hr
YA1= yA1/1-yA1= 0.04/1-.04 =0.0416
YA2= yA2/1-yA2= 0.005/1-0.005=0.0050
GS= G1 (1- YA1)
GS= (57.8 kg mol/hr) (1-0.04)=55.4888 kg mol/ hr
G2= GS/1- YA2=(55.4888 kg mol/ hr)/(1-0.005)=55.7668
kg mol/ hr
L2= LS/(1-XA2)= (68 kg mol/ hr)/(1-0)
LS/GS= (YA2- YA1)/(XA2-XA1)
XA1-XA2= (YA2- YA1) (GS/LS)+ XA2
XA1=(0.0416-0.0050) (55.4888 kg mol/ hr)/(68 kg
mol/ hr)
XA1=0.0298
xA1= XA1/1+XA1=(0.0298)/(1.0298)=0.0289
L1= LS/1-xA1=(68 kg mol/ hr)/(1-0.0289)=70.0236
xA yA YA=yA/1- yA XA=xa/1- xa
0 0 0 0
0.0208 0.0158 0.0160 .0212
0.0258 0.0197 0.0200 0.02648
0.0309 0.0239 0.02448 0.03188
0.0405 0.0328 0.0339 0.0422
0.0503 0.0415 0.0434 0.0529
0
.
0416
0.005
𝑑𝑦𝐴/
𝑌𝐴 − 𝑦𝐴 =
Δ𝑥
3 ( 𝑦1) + 4 ( 𝑦2 + 2
( 𝑦3)1 … 𝑦𝑛
∆𝑥 =
0.005 − 0.0416
2
= 0.0183
YA YA
(𝑌𝐴1)
K
(𝑌1) . 𝐾
0.0416 0.0305 90.09 1 90.09
0.0283 0.01575 132.45 4 529.80
0.005 0.002 333.45 1 333.333
953.223
0.0416
0.005 𝑑𝑦
𝑌𝐴−𝑌𝐴
= (
−0.183
3
)(953.223) = −5.8147
Z=
−𝐺𝑠
𝑠 𝑘𝑦𝑎
𝑑𝑦
𝑌𝐴−𝑌𝐴
= − (
55.488 𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙/ℎ𝑟
(0.04382𝑚3)(266.04 𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙/ℎ𝑟.𝑚3)(−5.8147)
Z=2.76𝑚2
−𝐾𝑥𝑦
𝐾𝑦𝑎
=-
0.169
0.0739
= −2.28
(𝑌𝐴− 𝑌𝐴1)𝑙𝑛 =
(0.0416 − 0.0305) − (0.005 − 0.002)
𝑙𝑛
0.0416 − 0.0305
0.005 − 0.002
= 0.00691
Z=
(55.488)(0.0416−0.0305)
(0.4382)(0.006191)(266.04)
= 2.81𝑚

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1 absorcion y desorcion de gases

  • 1. UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO ABSORCIÓN Y DESORCIÓN DRA. EBELIA DEL ANGEL MERAZ
  • 2. ABSORCION DE GASES Es una operación de transferencia de masa que consiste en separar un soluto gas contenido en una mezcla gaseosa por contacto con un liquido en el que es altamente soluble, es decir, el soluto gas se va a difundir en el seno del liquido.
  • 3. DESORCION DE GASES Es la operación inversa de la absorción y consiste en separar un gas disuelto en un liquido por contacto con otro gas o vapor. Los equipos donde se llevan a cabo estas operaciones se llaman absorbedores y desorbedores, o bien columnas de absorción o columnas de desorción.
  • 4. DEFINICIONES BASICAS GAS INERTE (Gs) Es aquel gas que no interviene durante la operación de transferencia de masa, es decir, es una corriente constante. LIQUIDO INERTE (Ls) Es un liquido que no interviene durante la operación de transferencia de masa y por lo tanto es una corriente constante.
  • 5. FLUJO MOLAR Es la cantidad de moles de una sustancia por unidad de tiempo, tiene las unidades de kmol/hr, mol/hr, lbmol/hr, etc. Flujo molar= (flujo másico)(masa molecular) Flujo molar = (flujo volumétrico)(densidad)/p.m FLUJO MASICO Es la cantidad de materia, expresada en masa, por unidad de tiempo. Puede tener las unidades de ton/hr, kg/hr, lb/hr, etc. Flujo másico= flujo molar/masa molecular Flujo másico= (flujo volumétrico)(densidad)
  • 6. FLUJO VOLUMETRICO Es la cantidad de volumen de una sustancia que se transfiere por unidad de tiempo. Puede tener las unidades de : l/s, m3 / hr, ft3/s, gal/hr, etc. Flujo volumétrico= flujo másico/densidad Flujo volumétrico= (flujo molar)(p.m)/densidad
  • 7. ABSORCION ISOTERMICA E ISOBARICA DE UN SOLO COMPONENTE EN COLUMNAS DE PLATOS O ETAPAS L2 Ls XA G2 GS YA 1 2 3 4 L1 LS XA G1 GS YA A: Gas transferible Es: # de platos ideales/# de platos reale Es: Eficiencia global de la columna
  • 8. DEFINICIONES PLATO O ETAPA Es una parte de la columna donde se ponen en contacto las corrientes de líquido y gas con la finalidad de intercambiar masa. Si elo líquido y el gas que salen de un mismo plato estan en equilibrio entonces se llama plato ideal o teórico.
  • 9. G1: Corriente total de gases que entran al absorbedor (GS+ GA). GS: Corriente de gases inertes, los cuales son constantes a través de la columna. yA1: Fracción molar del gas transferible a la entrada del absorbedor. YA1: Relación molar del gas transferible A en la entrada del absorbedor PA1: Presión parcial del gas A en la entrada del absorbedor G2: Corriente total degases en la salida del absorbedor. yA2: Fracción molar del gas A en la salida del absorbedor. YA2: Relación molar del gas A en la salida del absorbedor. PA2: Presión parcial del gas A en la salida del absorbedor. L2: Corriente total de líquido en la entrada del absorbedor. LS: Corriente de líquido inerte o líquido no transferible
  • 10. xA1: Fracción molar del gas A en el líquido a la entrada del absorbedor. XA2: Relación molar del gas A en el líquido a la entrada del absorbedor. L1: Corriente total de líquido a la salida del absorbedor. Xa2: Fracción molar del gas A en el líquido a la salida del absorbedor. XA2: Relación molar del gas A en el líquido a la salida del absorbedor.
  • 11. ECUACIÓN DE LA LÍNEA DE OPERACIÓN DE ABSORCIÓN : YA1 > YA2 , XA2 <XA1 LS/GS= (YA1- YA2)/(XA1-XA2) m = Pendiente de la recta m= LS/GS tg-1 (m) = tg-1(LS/GS)= < de la recta ECUACIÓN DE LA LÍNEA DE OPERACIÓN DE DESORCIÓN : XA2 > XA1 , YA2 > YA1 LS/GS= (YA2- YA1)/(XA2-XA1)
  • 12. Un hidrocarburo relativamente no volátil que contiene 4% de mol de propano se extrae por acción directa de vapor sobrecalentado en una torre de extracción de platos, para reducir el contenido de propano a 0.2%, la temperatura se mantiene constante a 422 por medio de un calentamiento de la torre que opera a 2.026x105 Pa de presión. Se usa un total de 11.42 kgmol de vapor directo para 300 kgmol de líquido de entrada total. El equilibrio vapor – líquido se puede representar mediante y=25x, donde “y” es la fracción mol de propano en el vapor y “x” es la fracción mol del propano en el hidrocarburo. El vapor se puede considerar como gas inerte y no se condensara. Grafique las líneas de operación y de equilibrio, y determine el número de platos teóricos.
  • 13. L2 = 300 kmol xA2 = 0.0400 LS =288 kmol XA2 = 0.0416 yA2 =0.4996 G2= 22.8217kmol YA2 = 0.9986 L1 = 288.5771 kmol XA1 = 0.0020 xA1 = 0.0020 yA1 =0.0000 YA2 = 0.0000 G1= 11.42 kmol Gs= 11.42 kmol
  • 14. LS= L2(1-XA2) = 300 kmol (1 – 0.04) = 288 kmol GS= G1 (1- YA1) YA1 = 0 GS= G1 XA2 = xA2 XA2 = 0.04 = 0.0416 1- xA2 1- 0.04
  • 15. LS/GS= (YA2- YA1)/(XA2-XA1) YA2 = (LS/GS )(XA2-XA1) YA2 = (288 kmol/ 11.42 kmol )(0.0416- 0.0020) YA2 = 0.9986 yA2 = YA2/ 1+ YA2= 0.9986/1.9986 = 0.4996 G2= GS/ 1- yA2 = 11.42 kmol/ 1-0.4996 = 22.8217 kmol L1= LS /1- xA2 =288 kmol /1-0.002 =288.5771 kmol
  • 16. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 Y X 1 2 3 4 5 IDENTIFICACIÓN DEL NUMERO DE PLATOS
  • 17. Una corriente de gas contiene 4.0% de mol de NH3 y su contenido se reduce a 0.5% mol en una torre de absorción empacada que opera a 293 K y 1.013 kg mol/hr y el flujo total de gas de entrada es de 57.8 kg mol/hr. (El diámetro de la torre es 0.747m) los coeficientes de transferencia de masa de película son Kya=0.0739 kg mol/s.m3 fracción mol y Kya=0.169 Kg mol/s. m3 fracción mol. a) Calcule la altura de la torre kya b) Calcule la altura de la torre usando Kya
  • 18. L2 = 68 kg mol/hr xA2 = 0 LS =68 kg mol/hr XA2 = 0 yA2 =0.005 G2= 55.7668 kg mol/ hr YA2 = 0.0050 L1 = XA1 = 0.0298 xA1 = 0.0289 yA1 =0.04 YA1 = 0.0416 G1= 57.8 kg mol/hr Gs= 55.488 kg mol/hr
  • 19. YA1= yA1/1-yA1= 0.04/1-.04 =0.0416 YA2= yA2/1-yA2= 0.005/1-0.005=0.0050 GS= G1 (1- YA1) GS= (57.8 kg mol/hr) (1-0.04)=55.4888 kg mol/ hr G2= GS/1- YA2=(55.4888 kg mol/ hr)/(1-0.005)=55.7668 kg mol/ hr L2= LS/(1-XA2)= (68 kg mol/ hr)/(1-0)
  • 20. LS/GS= (YA2- YA1)/(XA2-XA1) XA1-XA2= (YA2- YA1) (GS/LS)+ XA2 XA1=(0.0416-0.0050) (55.4888 kg mol/ hr)/(68 kg mol/ hr) XA1=0.0298 xA1= XA1/1+XA1=(0.0298)/(1.0298)=0.0289 L1= LS/1-xA1=(68 kg mol/ hr)/(1-0.0289)=70.0236
  • 21. xA yA YA=yA/1- yA XA=xa/1- xa 0 0 0 0 0.0208 0.0158 0.0160 .0212 0.0258 0.0197 0.0200 0.02648 0.0309 0.0239 0.02448 0.03188 0.0405 0.0328 0.0339 0.0422 0.0503 0.0415 0.0434 0.0529
  • 22. 0 . 0416 0.005 𝑑𝑦𝐴/ 𝑌𝐴 − 𝑦𝐴 = Δ𝑥 3 ( 𝑦1) + 4 ( 𝑦2 + 2 ( 𝑦3)1 … 𝑦𝑛 ∆𝑥 = 0.005 − 0.0416 2 = 0.0183 YA YA (𝑌𝐴1) K (𝑌1) . 𝐾 0.0416 0.0305 90.09 1 90.09 0.0283 0.01575 132.45 4 529.80 0.005 0.002 333.45 1 333.333 953.223
  • 23. 0.0416 0.005 𝑑𝑦 𝑌𝐴−𝑌𝐴 = ( −0.183 3 )(953.223) = −5.8147 Z= −𝐺𝑠 𝑠 𝑘𝑦𝑎 𝑑𝑦 𝑌𝐴−𝑌𝐴 = − ( 55.488 𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙/ℎ𝑟 (0.04382𝑚3)(266.04 𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙/ℎ𝑟.𝑚3)(−5.8147) Z=2.76𝑚2 −𝐾𝑥𝑦 𝐾𝑦𝑎 =- 0.169 0.0739 = −2.28 (𝑌𝐴− 𝑌𝐴1)𝑙𝑛 = (0.0416 − 0.0305) − (0.005 − 0.002) 𝑙𝑛 0.0416 − 0.0305 0.005 − 0.002 = 0.00691 Z= (55.488)(0.0416−0.0305) (0.4382)(0.006191)(266.04) = 2.81𝑚