1.1 IMPORTANCIA Y APLICACIÓN DE LA ABSORCIÓN Y DESERCIÓN.

Absorción es   la   operación   unitaria   que   consiste   en   la   separación   de   uno   o   más componentes   de   una  mezcla gaseosa con   la   ayuda  de   un solvente líquido con   el,   cual forma solución (un soluto A, o varios solutos, se absorben de la fase gaseosa y pasan a la líquida). Este proceso implica una difusión molecular turbulenta o una transferencia de masa del soluto A a través del gas B, que no se difunde y está en reposo, hacia un líquido C, también en reposo. Un ejemplo es la absorción de amoníaco A del aire B por medio de agua  líquida C.  Al  proceso inverso de  la absorción se  le  llama empobrecimiento o des absorción;  cuando el  gas  es  aire  puro  y  el   líquido  es  agua  pura,  el  proceso  se   llama deshumidificación, la deshumidificación significa extracción de vapor de agua del aire.

Es   la   operación   unitaria   que   consiste   en   la   separación   de   uno   o   más componentes  de  una mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente liquido con el cual forma solución (un soluto A, o varios solutos, se absorben de la fase gaseosa y pasan a la liquida).   Este  proceso   implica   una   difusión   molecular   o   una   transferencia   de masa del soluto a través del gas Que no se difunde y está en reposo, hacia un líquido También en reposo.

Se define absorción como una operación unitaria  regida por transferencias  de materia  que consiste  en poner  en contacto  un gas  con  líquido con el  objetivo de que en él se disuelva alguno de los componentes del gas. Deserción operación continua a la absorción y en ella un gas disuelto en un líquido es arrastrado por un gas inerte quedando eliminado del líquido inicial. 

En   algunas  ocasiones   la   deserción también   se emplea   para   determinar   la destilación   súbita.   La   transferencia   de  materia   tiene   lugar   porque   la   presión parcial del componente gaseoso en la fase líquida es menor que la presión que tendría una disolución en fase  líquida   con  ese  gas.   Esto   se  basa  en   la   ley  de  Henry  que nos  indica  la  máxima  solubilidad de un gas en líquido. La absorción puede ser: física o química.   La  absorción  física  usa   la   ventaja  de   la  diferencia   de   solubilidad   de   los componentes gaseosos para removerlos entre las fases gas y liquido. 

La absorción química requiere que el gas a ser removido reaccione con un componente en el   liquido  y  permanezca  en  el.   La  absorción  química   involucra  reacciones   químicas reversibles   e   irreversibles;   las   reacciones   reversibles   hacen   posible  reciclar el líquido solvente.  La  mezcla   gaseosa   consiste   casi   siempre  de  un  gas   inerte   y   el soluto.   El   líquido   está  bien casi   inmiscible. Un ejemplo es  la absorción en agua del soluto amoniaco de  una  mezcla  de   aire-amoniaco.   Posteriormente,   el   soluto   se recupera de la solución mediante destilación.

En   el   proceso   inverso  de   la   deserción  o   empobrecimiento,   se  usan los mismos principios   y   ecuaciones.  Otro   ejemplo   es   la   absorción   de   SO2  de   gases   de combustión   en   soluciones   alcalinas.   En   la   hidrogenación   de   aceites comestibles en la industria alimentaria, se hace burbujear hidrogeno gaseoso en el aceite para absorberlo en el mismo; entonces, el  hidrogeno   en   solución   reacciona con el  aceite  en presencia  de un catalizador.  Estas operaciones se pueden llevar a cabo en columnas de platos y de relleno y también en torres de pulverización, que son columnas vacías en las que el líquido entra a presión por un sistema de ducha, circulando al gas en sentido contrario. La absorción se emplea en la industria para la eliminación de gases   ácidos   (CO2, SO2)  en corrientes   gaseosas,   mediante   distintas corrientes líquidas (agua, disolución de sosa, aminas)

La adsorción es el proceso mediante el cual un sólido poroso (a nivel microscópico) es capaz de retener partículas de un fluido en su superficie tras entrar en contacto con éste.

El adsorbente dispone de nanoporos, lo que se conoce como centros activos, en los que las fuerzas de enlace entre los átomos no están saturadas. Estos centros activos admiten que  se   instalen moléculas de  naturaleza  distinta  a   la   suya,  procedentes  de  un  gas  en contacto con su superficie. La adsorción es un proceso exotérmico y se produce por tanto de manera espontánea si el adsorbente no se encuentra saturado.

La aplicación más importante de la termodinámica de la adsorción es la de calcular  los equilibrios de fase entre un sólido adsorbente y una mezcla gaseosa. En este desarrollo, por simplicidad, sólo tomaremos en consideración gases puros (monocomponentes).

La base de todo este cálculo son las isotermas de adsorción, las cuales dan la cantidad de gas   adsorbido   en   los   nanoporos   como   una   función   de   la  presión externa   (del   gas). La termodinámica sólo puede aplicarse a las isotermas de adsorción en el equilibrio. Esto significa que se debe poder llegar a cualquier punto de la curva elevando o disminuyendo la presión; en otras palabras, las curvas de adsorción y deserción tienen que coincidir. Esto ocurre sólo si no existe histéresis. La histéresis no se da en poros menores de 2 nm, sin embargo, se observa en poros lo suficientemente grandes como para que en su interior se condense gas para formar líquido.

La  isoterma de adsorción para un gas  puro es   la  relación entre  la  cantidad adsorbida específica n (moles de  gas  por   kilogramo de   sólido)   y P,   la  presión  exterior  de   la   fase gaseosa. La mayor parte de isotermas se pueden ajustar mediante una ecuación del virial modificada:

Donde K es la constante de Henry (el valor de la isoterma de adsorción dn/dP cuando la presión tiende a cero), m la capacidad de saturación del medio sólido (mol kg-1) y Ci son los coeficientes del virial. Normalmente tres coeficientes bastan para ajustar la curva a los datos experimentales.

Las   isotermas han de obtenerse  a  partir  de  la   interpolación de datos  experimentales, aunque existen también modelos moleculares, al margen de la termodinámica, de los que se  pueden obtener   teóricamente   las  propiedades  del   sistema.  La   interpolación  de   las isotermas de adsorción respecto de la temperatura se basa en la ecuación

Donde   es   la   entalpía   de   adsorción   diferencial,   negativa   porque   la   adsorción   es   un proceso  exotérmico,   como ya  hemos  comentado.  El   valor  absoluto  de   se  denomina "calor isostérico".

Normalmente la entalpía diferencial se calcula a partir de la ecuación (2) haciendo uso de dos o más isotermas de adsorción. El gran potencial desempeña un papel fundamental en la termodinámica de la adsorción. Se define como:

donde F es la energía libre de Helmholtz. Las variables independientes son temperatura, volumen y potencial químico. Para adsorción en un gas puro, el gran potencial se obtiene a partir de la integración de una isoterma:

Ω se expresa en J kg-1 de adsorbente sólido. El significado físico del gran potencial es la variación de energía libre asociada a la inmersión isotérmica del adsorbente 'virgen' en el volumen del gas.

La entalpía de inmersión H es la integral de la entalpía diferencial:

Al igual que Ω, tiene unidades de J kg-1.

Una vez obtenidas la energía de inmersión (Ω) y la entalpía de inmersión (H), la entropía de inmersión es:

A partir de estas ecuaciones se puede hacer todo el análisis termodinámico en un sistema formado  por  un  adsorbente  y  un  gas.  No  debemos  dejar  de   tener  en   cuenta  que   la determinación de la ecuación (1), de donde hemos derivado todas las demás, se hace a partir de mediciones experimentales.

APLICACIONES.

Una  de   las   aplicaciones  más   conocidas  de   la   adsorción  en  el  mundo industrial,   es   la extracción de humedad del aire comprimido.

Se consigue haciendo pasar el aire comprimido a través de un lecho de alúmina activa u otros materiales con efecto de adsorción a la molécula de agua.

La saturación del lecho se consigue sometiendo a presión el gas o aire, así la molécula de agua es adsorbida por la molécula del lecho, hasta su saturación.

La   regeneración   del   lecho,   se   consigue   soltando   al   exterior   este   aire   comprimido   y haciendo pasar una corriente de aire presecado a través del lecho.

Lo habitual es encontrar secadores de adsorción en forma de dos columnas y mientras una adsorbe, la otra es regenerada por el mismo aire seco de la columna anterior. Este sistema se  conoce como "pressure  swing adsorbtion" o PSA.  Conocido también como cambio de presión por vaivén. 

Otras aplicaciones en las que se emplea éste proceso de adsorción como separación son: purificación de agua, tratamiento de aguas residuales, quitar olores, sabores o colores no deseados por ejemplo en aceites, jarabes de azúcar, en la deshumidificación de gasolinas, o en el secado de aire. La otra aplicación más extendida es la obtención de nitrógeno, haciendo pasar un caudal de aire comprimido por el  lecho adsorbente, compuesto por carbón molecular, especialmente manufacturado para ese propósito.

Usa el mismo sistema ya mencionado de "pressure swing", de los secadores de adsorción. Una cámara llena de carbón es sometida a presión con aire comprimido, la molécula de Oxigeno, es retenida por el nanoporo del carbón, mientras que la molécula de Nitrógeno, de  más   tamaño,  no  consigue  entrar  en  el  nanoporo  del  adsorbente.  Se  consigue  así, disponer de gran cantidad de nitrógeno después del lecho adsorbente y el oxigeno, queda retenido. En la segunda parte del ciclo, con la despresurización, el oxigeno se libera del nanoporo y se evacua a la atmósfera.

Los generadores de nitrógeno, usan este sistema y sus aplicaciones se han generalizado en la   industria,   en   usos   como   la   inertización   de   depósitos,   de   envases   de productos alimenticios o farmacéuticos y   en laboratorios,   donde   se   usa   el   nitrógeno   como   gas portador o inertización de cámaras.

1.2TIPOS DE TORRE DE ABSORCION Y DE EMPAQUE

COLUMNAS DE ABSORCION

En este equipo se permite poner en contacto dos fluidos a contracorriente dentro de una columna de acrílico, rellena de anillos rashing, donde el componente de interés de la fase gaseosa se transfiere a la fase líquida.  En este, también se puede observar el proceso de absorción del gas y posee la capacidad para realizar prácticas de humidificación. Para los operadores y diseñadores de planta, es necesario conocer las características del flujo y de la transferencia de masa dentro de la columna. Absorción de gases: operación de transferencia de materia cuyo objetivo es separar uno o más componentes (el soluto) de una fase gaseosa por medio de una fase líquida en la que los componentes a eliminar son solubles (los restantes componentes son insolubles). Se produce una transferencia de materia entre dos fases inmiscibles.A veces un soluto se recupera de un líquido poniendo éste en contacto con un gas inerte. Tal operación, que es inversa de la absorción, recibe el nombre de desorción de gases, desabsorción o stripping.

EJEMPLO: eliminación de amoníaco a partir de una mezcla de amoníaco y aire por medio de agua líquida. Posteriormente se recupera el soluto del líquido por destilación u otra técnica y el líquido absorbente se puede desechar o reutilizar.  

TIPOS DE COLUMNAS

Las   columnas   de   pared   húmeda   pueden   utilizarse   para   determinar   coeficientes   de transferencia de masa gas/líquido, esencial a la hora de calcular el diseño de las torres de absorción. Dichos coeficientes forman la base de las correlaciones usadas para desarrollar torres  de   relleno.  El  CES  examina   la  absorción  en  agua  desoxigenada   (preparada  por aspersión de nitrógeno) de oxígeno del aire. Éste es un ejemplo de absorción controlada por   película   líquida.   Puede  determinarse   el   coeficiente   de   transferencia   de  masa   de película líquida para diversos caudales másicos de agua.    • Posibilidades de demostración 

1. Cálculo de coeficientes de transferencia de masa de película líquida  2. Variación de coeficiente con el caudal másico  3. Variación del caudal de oxígeno para determinar la relación de ley de potencia  

• Experimentos típicos   El   sistema elegido  para  el  experimento  es   la  absorción  de  oxígeno en agua  libre  de oxígeno. 

En este sistema, la solubilidad y la entalpía de solución son pequeñas, y al saturar el aire de entrada con agua, se eliminan los efectos de humidificación. De esta forma, es posible mantener condiciones razonablemente isotérmicas en toda la columna.  El   procedimiento  experimental   permite   calcular  una   relación  de   ley  de  potencia   y   la comparación de ésta con las relaciones publicadas, tales como:  para diversos caudales de oxígeno (en forma de aire) es posible determinar una ley de potencia y compararla con los valores publicados.  

• Descripción del Equipo

 Los componentes del sistema están montados en un bastidor de suelo de acero pintado.  La columna de pared mojada es una columna de vidrio con secciones de entrada y salida de agua, y está montada sobre cardanes con el fin de asegurar su verticalidad.  La columna de desoxigenación tiene un tamaño global similar al de la columna de pared mojada, y está situada en posición vertical junto a aquélla. Al lado de las columnas hay una consola de control con caudalímetros, controles de bomba y analizador de oxígeno. Entre las columnas hay dos alojamientos especiales, que contienen las sondas de análisis de oxígeno que monitorizan el contenido de oxígeno en el agua que entra y sale de la columna de absorción. El aparato utiliza como medio   de trabajo agua, contenida en un tanque de almacenamiento en la parte de atrás de la unidad. Las bombas que suministran agua al desoxigenador y la columna de absorción están situadas en la base de la unidad.  Durante la operación, el agua es aspersada con nitrógeno en el desoxigenador antes de entrar por la parte superior de la columna de pared mojada. Una bomba de aire integral tipo diafragma bombea aire en la base de la columna. El aire asciende por la columna, entregando el oxígeno al agua.  El oxígeno disuelto en la entrada y la salida puede medirse en rápida sucesión. El agua se drena al tanque de almacenamiento para su reciclaje al desoxigenador.  

Especificaciones tipo Pliego

La   unidad   se   utiliza   para   experimentos   de   coeficientes   de   transferencia   de  masa   de película líquida y variaciones del coeficiente con el caudal másico.

Columna de absorción de relleno

   La columna de absorción de relleno está construida está rellenada de anillos Raschig de 10mm x 10mm, también de vidrio, que son representativos del tipo de relleno usado para la   absorción   de   gas.   El   líquido   usado   en   el   proceso   se   almacena   en   un   tanque   de alimentación rectangular de y se utiliza una bomba centrífuga para suministrar el líquido a la cabeza de la columna, desde donde desciende por el relleno y vuelve al tanque. Un medidor de flujo de área variable instalado en la  línea de recirculación da una lectura directa   del   caudal.   El   gas   a   absorber   es   extraído   de   un   cilindro   presurizado   (no suministrado), colocado junto a la columna. Este gas pasa a través de un medidor de flujo de área variable calibrado, y se mezcla con un flujo de aire, también de caudal conocido, 

que proviene de un compresor giratorio situado en el bastidor. La relación de gas a aire de la mezcla que entra en  la columna es por tanto conocida y es fácilmente variable.  La mezcla de gas entra por el fondo de la columna, asciende a través del lecho denso y se contrae en contracorriente con el líquido que desciende por la columna.  Unos puntos de muestreo de presión en la base,  el  centro y  la cabeza de  la columna permiten registrar la caída de presión en la columna usando manómetros. Estos puntos de muestreo también ofrecen un medio para extraer muestras de gas de la columna.  

• Características de los rellenos de columnas de absorción

1. Químicamente inerte frente a los fluidos de la torre. 2. Resistente mecánicamente sin tener un peso excesivo. 3. Tener pasos adecuados para ambas corrientes sin excesiva retención de líquido o   caída de presión. 4. Proporcionar un buen contacto entre el líquido y el gas. 5. Coste razonable

• Materiales

Baratos, inertes y ligeros: Arcilla, porcelana, plásticos, acero, aluminio Unidades de relleno huecas, que garantizan la porosidad del lecho y el paso de los fluidos.

• Objetivo del diseño

Conseguir   el  máximo   de   transferencia   de   componentes   con   el  mínimo   consumo   de energía y de tamaño de columna, es decir, con el mínimo coste.  Diseñar una columna de absorción   Î     Calcular la altura de relleno necesaria para lograr la separación deseada. 

10. Conexión de la alimentación de agua 11. Válvula para la descarga del tanque 12. Filtro 13. Bomba centrífuga de circulación 14. Válvula para la regulación del caudal del líquido 15. Medidor de flotador del caudal del líquido 16. Manómetro a U a mercurio 17. Termoresistencia 18. Puntos de extracción de muestras 19. Manómetro a U a mercurio 20. Medidor de flotador del caudal de aire 21. Medidor de flotador del caudal de gas 22. Válvula de regulación del caudal de aire 23. Válvula de regulación del caudal de la componente de gas 24. Intercambiador de calor agua/aire 

25. Compresor volumétrico 26. Filtro de aire 27. Regulador de presión (*) 28. Bombona de gas (** ) 29. Módulo de mando 30. Interruptor bomba 31. Interruptor compresor 32. Lector digital temperaturas (*) No se suministra por el hecho de ser parte integrante de la bombona y del tipo de gas contenido en la misma. (**) No se suministra por las normas vigentes sobre el transporte del gas envasado El diámetro de la columna Los caudales de las dos fases  El tipo de relleno.  

• Datos de diseño que son conocidos normalmente:

Condiciones de operación de la columna: P y T Composición de las corrientes de entrada Composición del gas a la salida (fin perseguido) Circulación en contracorriente

Columna de absorción de gas UOP7  

  La   Columna  de   absorción   de   gas   de  Armfield   ha   sido   diseñada  para   demostrar   los principios de la absorción de gas y para proporcionar formación práctica en la operación de plantas de absorción de gas.       • Posibilidades de demostración  

  Estudio  de   los  principios  básicos  de  absorción  de  un  gas  en  un   líquido  usando  una columna de relleno. Demostración de métodos de análisis cuantitativo de gas y líquido.    Producción   de   balances   de   masa   para   una   columna   de   absorción   de   relleno. Determinación del  coeficiente de transferencia  de masa   Estudio de  las características hidrodinámicas de una columna de relleno.  Determinación de puntos de carga y de inundación.  

• Descripción del Equipo  

    La   columna  de  absorción  de   relleno  está   construida  de  dos   secciones  de  vidrio  de borosilicato de 75mm de diámetro unidas por los extremos e instaladas verticalmente en un bastidor de suelo de acero dulce.  La columna está rellenada de anillos Raschig  de 10mm x 10mm, también de vidrio, que son representativos del tipo de relleno usado para 

la   absorción   de   gas.   El   líquido   usado   en   el   proceso   se   almacena   en   un   tanque   de alimentación rectangular de 50,0 litros y se utiliza una bomba centrífuga para suministrar el líquido a la cabeza de la columna, desde donde desciende por el relleno y vuelve al tanque. Un medidor de flujo de área variable instalado en la línea de recirculación da una lectura directa del caudal.  El  gas a absorber es normalmente dióxido de carbono, y sería extraído de un cilindro presurizado (no suministrado), colocado junto a la columna. Este gas pasa a través de un medidor de flujo de área variable calibrado, y se mezcla con un flujo de aire, también de caudal   conocido,   que  proviene  de  un   compresor   giratorio   situado  en   el   bastidor.   La relación de gas a aire de la mezcla que entra en la columna es por tanto conocida y es fácilmente variable. La mezcla de gas entra por el fondo de la columna, asciende a través del   lecho  denso  y   se   contrae  en  contracorriente  con  el   líquido  que desciende  por   la columna.  Unos puntos de muestreo de presión en la base,  el  centro y  la cabeza de  la columna permiten registrar la caída de presión en la columna usando manómetros. Estos puntos de muestreo   también  ofrecen  un  medio  para  extraer  muestras  de  gas  de   la  columna.  El contenido en dióxido de carbono de las muestras de gas se determina usando un aparato de Hempl. Los caudalímetros, los manómetros y el equipo de análisis de gas van montados en un panel trasero vertical a una altura cómoda para la operación. 

Características Técnicas

Capacidad del tanque de alimentación: 50,0 litros  Diámetro de la columna: 0,075m  Volumen del relleno: 7,0 litros  Altura de la columna de absorción: 1,4m  Tipo de relleno: Anillos Raschig 10x10mm  Capacidad del compresor de aire: 0,15m3/min a 0,3bar  Capacidad de la bomba de alimentación de la columna:   Intervalo del medidor del flujo de aire: 20 -180 l/min.  Intervalo del medidor del flujo de gas: 1,0 -22,0 l/min.  Intervalo del medidor del flujo de agua: 1,0-10,0 l/min  

• Especificaciones tipo Pliego

Columna de relleno de absorción de gas en unidad de suelo, con una columna de vidrio de 75mm de diámetro y 1,4m de longitud. La columna contiene 7 litros de anillos Raschig de vidrio de 10 x 10mm y va montada en un bastidor de acero.  La cabeza, el centro y la base de la columna están provistos de tomas para sensores de presión y para muestreo de gas.  Se incluyen dos manómetros para medir la presión.  Se incluye un aparato de análisis de gas del tipo Hempl.  Se incluyen tres caudalímetros de área variable para medir el caudal de gas, aire y líquido. Un compresor giratorio es utilizado para bombear aire a la columna. 

Columna de Absorción Gas - Cód. 994600

• Generalidades

Uno de los procesos fundamentales en la química industrial es la absorción que consiste en disolver gases en un líquido. Esta operación permite tanto separar uno o más componentes de una mezcla gaseosa como producir un líquido con la adición de un gas en la cantidad deseada. La unidad IC131D permite estudiar estos fenómenos mediante una columna de absorción de llenado que actúa en contracorriente. 

• Composición 

a) columna de vidrio borosilicato diámetro interno 80 mm, longitud 1600 mm., llenada con anillos RASCHIG Ø 8 mm b) flujometro agua (caudal max. 800 lt/h) c) flujometro aire (caudal max. 5000 Nlt/h) d) flujometro gas (caudal max. 2000 Nlt/h) e) tanque de capacidad: 50 litros f) n. 2 manómetros en U g) n. 4 puntos de extracción de muestras para análisis h) n. 4 termopares conectados al display digital i) n. 3 puntos de medida de presión j) bomba de alimentación k) compresor volumetrico l) soporte en material anticorrosión 

• Descripción

La unidad IC131D está constituida fundamentalmente por una columna de llenado con anillos Raschig cargados a “granel”. El agua entra por la extremidad superior de la columna empujada por una electrobomba centrífuga que aspira desde un tanque de almacenaje. La línea del gas está conectada a la parte inferior de la columna y puede ser alimentada por un compresor de aire, por una bombona de gas o bien por una mezcla gas/aire. Sobre las líneas líquido y gas están insertados tres flujómetros para poder medir el caudal del fluido, mientras que en la columna están predispuestas tomas de presión, termopares y tomas de muestras que permiten tener bajo control la evolución del proceso. Sobre la estructura metálica que soporta el conjunto de aparatos está fijado el módulo de mando   que   prevé   también   un   indicador   digital   de   temperatura   conectado   a   los termopares de la columna. 

• Experimentos realizables

a) Balance de masa para sistemas de absorción b) Pérdidas de carga en la columna c) Eficiencia de la columna d) Coeficiente de transferencia de masa gas-líquido 

Leyenda diseño1. Troncos de columna de llenado 2. Pequeño tronco intermedio 3. Cabecera superior de la columna, entrada agua 4. Cabecera inferior de la columna, entrada gas y descarga 5. Válvula para lavado/descarga de la columna 6. Válvula para la regulación del eflujo del líquido de la columna 7. Válvula de seguridad 8. Tanque de alimentación y recogida del líquido 9. Válvula de flotador  10. Conexión de la alimentación de agua 11. Válvula para la descarga del tanque 12. Filtro 13. Bomba centrífuga de circulación 14. Válvula para la regulación del caudal del líquido 15. Medidor de flotador del caudal del líquido 16. Manómetro a U a mercurio 17. Termoresistencia 18. Puntos de extracción de muestras 

19. Manómetro a U a mercurio 20. Medidor de flotador del caudal de aire 21. Medidor de flotador del caudal de gas 22. Válvula de regulación del caudal de aire 23. Válvula de regulación del caudal de la componente de gas 24. Intercambiador de calor agua/aire 25. Compresor volumétrico 26. Filtro de aire 27. Regulador de presión (*) 28. Bombona de gas (** ) 29. Módulo de mando 30. Interruptor bomba 31. Interruptor compresor 32. Lector digital temperaturas (*) No se suministra por el hecho de ser parte integrante de la bombona y del tipo de gas contenido en la misma. (**) No se suministra por las normas vigentes sobre el transporte del gas envasado

TORRE DE EMPAQUE

Las torres empacadas, o torres de relleno, utilizadas para el contacto continuo del líquido y del  gas tanto en el  flujo a contracorriente como a corriente paralela,  son columnas verticales que se han llenado con empaque o con dispositivos de superficie grande. El líquido se distribuye sobre éstos y escurre hacia abajo, a través del lecho empacado, de tal forma que expone una gran superficie al contacto con el gas.

Empaque

El   empaque   (llamado   relleno   en   España)   de   la   torre   debe   ofrecer   las   siguientes características:

1. Proporcionar una superficie interfacial grande entre el líquido y el gas. La superficie del empaque por unidad de volumen de espacio empacado am debe ser grande, pero no en el sentido microscópico.

2. Poseer las características deseables del flujo de fluidos. Esto generalmente significa que el volumen fraccionario vacío, o fracción de espacio vacío, en el lecho empacado debe ser grande. El empaque debe permitir el paso de grandes volúmenes de fluido a través de pequeñas secciones transversales de la torre, sin recargo o inundación; debe ser baja la caída de presión del gas.

3. Ser químicamente inerte con respecto a los fluidos que se están procesando.

4. Ser estructuralmente fuerte para permitir el fácil manejo y la instalación.

5. Tener bajo precio.

Los empaques son principalmente de dos tipos, aleatorios y regulares.

Empaques al azar

Los empaques al  azar son aquellos que simplemente se arrojan en la torre durante  la instalación y que se dejan caer en forma aleatoria. En el pasado se utilizaron materiales fácilmente obtenibles;  por ejemplo, piedras rotas,  grava o pedazos de coque; empero, aunque   estos   materiales   resultan   baratos,   no   son   adecuados   debido   a   la   pequeña superficie y malas características con respecto al flujo de fluidos.

Los anillos  de  Raschig son  cilindros  huecos,   cuyo  diámetro  va  de 6  a  100  mm o más. Pueden fabricarse de porcelana industrial, que es útil para poner en contacto a la mayoría de los líquidos, con excepción de álcalis y ácido fluorhídrico; de carbón que es útil, excepto en   atmósferas   altamente   oxidantes;   de  metales   o   de   plásticos.   Los   plásticos   deben escogerse con especial  cuidado,  puesto que se pueden deteriorar,   rápidamente y  con temperaturas apenas elevadas, con ciertos solventes orgánicos y con gases que contienen oxígeno. Los empaques de hojas delgadas de metal y de plástico ofrecen la ventaja de ser ligeros,  pero  al  fijar   los   límites  de   carga   se  debe  prever  que   la   torre  puede   llenarse inadvertidamente con líquido. Los anillos de Lessing y otros con particiones internas se utilizan con menos frecuencia. Los empaques con forma de silla de montar, los de Berl e Intalox y sus variaciones se pueden conseguir en tamaños de 6 a 75 mm; se fabrican de porcelanas químicas o plásticos. Los anillos de Pall, también conocidos como Flexirings, anillos de cascada y, como una variación, los Hy-Pak, se pueden obtener de metal y de plástico.   Generalmente,   los   tamaños   más   pequeños   de   empaques   al   azar   ofrecen superficies específicas mayores (y mayores caídas de presión), pero los tamaños mayores cuestan menos por unidad de volumen. A manera de orientación general: los tamaños de empaque de 25 mm o mayores se utilizan generalmente para un flujo de gas de 0.25 m³/s, 50 mm o mayores para un flujo del gas de 1 m³/s. Durante la instalación, los empaques se vierten en la torre, de forma que caigan aleatoriamente; con el fin de prevenir la ruptura de empaques de cerámica o carbón, la torre puede llenarse inicialmente con agua para reducir la velocidad de caída.

Empaques regulares

Los empaques regulares ofrecen las ventajas de una menor caída de presión para el gas y un flujo mayor, generalmente a expensas de una instalación más costosa que la necesaria para los empaques aleatorios. Los anillos hacinados de Raschig son económicos solo en tamaños muy grandes. Hay varias modificaciones de los empaques metálicos expandidos. Las   rejillas  o   “vallas”  de  madera  no  son  caras  y   se  utilizan  con  frecuencia   cuando se requieren volúmenes vacíos grandes; como en los gases que llevan consigo el alquitrán de los hornos de coque, o los líquidos que tienen partículas sólidas en suspensión. La malla de lana de alambre tejida o de otro tipo, enrollada en un cilindro como sí fuese tela (Neo-Kloss), u otros arreglos de gasa metálica (Koch-Sulzer, Hyperfil y Goodloe) proporcionan una superficie interfacial grande de líquido y gas en contacto y una caída de presión muy pequeña; son especialmente útiles en la destilación al vacío.

Soportes de empaque

Es   necesario   un   espacio   abierto   en   el   fondo   de   la   torre,   para   asegurar   la   buena distribución del gas en el empaque. En consecuencia, el empaque debe quedar soportado 

sobre el espacio abierto. Por supuesto, el soporte debe ser lo suficientemente fuerte para sostener   el   peso   de   una   altura   razonable   de   empaque;   debe   tener   un   área   libre suficientemente  amplia  para  permitir  el  flujo  del   líquido y  del  gas  con un mínimo de restricción.  Se prefieren  los  soportes  especialmente  diseñados  que proporcionan paso separado para el gas y el líquido. Su área libre para el flujo es del orden del 85%; puede fabricarse   en   diferentes  modificaciones   y   diferentes  materiales,   inclusive   en  metales, metales expandidos, cerámica y plásticos.

Cuerpo de la torre

Esta puede ser de madera, metal, porcelana química, ladrillo a prueba de ácidos, vidrio, plástico, metal cubierto de plástico o vidrio,  u otro material,  según las condiciones de corrosión.  Para   facilitar   su   construcción  y  aumentar   su   resistencia,   generalmente   son circulares en la sección transversal.

EJEMPLO:

INTRODUCCIÓN.

Dentro de este trabajo mostramos la importancia que tiene la absorción y la deserción dentro de un proceso en algún tipo de torre, así como las aplicaciones que tiene en cada una de ellas. Posteriormente describimos los tipos de torres de absorción y de empaque, cada una con sus características, partes que la conforman, aplicaciones, especificaciones, generalidades, diseños, entre otros. Y agregamos algunos ejemplos para tener más claro el tema que desarrollamos.  

   INSTITUO TECNOLOGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS.

EQUIPO NUMERO: 9

ALUMNOS:

GUZMAN DAMIAN ADOLFO ALEJANDRO

GUZMAN VAZQUEZ ROSA ANDREA

ROMERO ALVAREZ JULIAN ALBERTO

VAZQUEZ GONZALEZ JUAN SATURNINO

TEMAS:

1.1 IMPORTANCIA Y APLICACIÓN DE LA ABSORCIÓN Y DESERCIÓN.1.2 TIPOS DE TORRES DE ABSORCIÓN Y DE EMPAQUE

CARRERA:

INGENIERIA QUIMICA

GRADO Y GRUPO:   7° “C”

FACILITADOR: IQ. SERGIO LLANES CASTELLANOS

COATZACOALCOS, VERACRUZ SEPTIEMBRE DE 2012