práctica 2 desorción

EQUIPO 2

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESIQIE “ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS”

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

ESIQIE

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS.

Procesos de separación por contacto continuo y humidificación.

PRÁCTICA 2

DESORCIÓN

Profesor:

Baldemar Martinez Hernández.

Alumno:

García Bautista Miguel Angel

Grupo:

3IM04

EQUIPO 2


Desorción.

Operación unitaria de transferencia de materia que consiste en poner un gas en contacto con un líquido, a fin de disolver de manera selectiva uno o mas componentes del gas y obtener una solución de éstos en el líquido.

La desorción es la operación inversa a la absorción, es la operación unitaria en la cual uno o mas componentes del liquido se transfieren al gas, a su vez también puede conseguirse aumentando la temperatura.

Absorción y desorción son métodos comunes para:

a) remover impurezas de un gas (absorción).b) remover impurezas de un liquido (desorción).

Aplicaciones industriales

• Separación y purificación de corrientes de gas. • Eliminación de contaminantes inorgánicos solubles en agua de corrientes de aire. • Como dispositivos de recuperación de productos valiosos. • Eliminación de impurezas en productos de reacción.

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Entre los requisitos que debe cumplir el agente de despojamiento están el de ser fácil de separar del gas y que no se produzcan reacciones con peligro de envenenamiento; Los agentes despojadores más corrientes son el aire, el nitrógeno y el vapor de agua.

En muchos procesos industriales se combinan en una misma instalación las operaciones de absorción y de desorción, con el objetivo de recuperar el disolvente. Por ejemplo en los sistemas de absorción que utilizan aminas, donde éstas se regeneran(desorción) para su reutilización.

Normalmente, las operaciones de absorción, desorción 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.

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Secuencia de cálculos.

Datos para (L2 solución concentrada):

V Muestra=15mlV HCl=15ml

V NaOH 1=8.1mlV NaOH 2=8.4ml

ρH 2O@11°C=999.68 Kg

m3

Datos para (L1 Solución diluida):

V Muestra=15mlV HCl=15ml

V NaOH=12.4ml

ρH 2O@17 °C=999.86 K g

m3

N NaOH=1N N HCl=1N

Para L2:

Equivalente de N H 3=V HCl∗N HCl−V NaOH∗NNaOH

Eq N H 3=15ml∗[ 1meq1ml ]−8.4ml∗[ 1meq1ml ]=6.6meqNH 3=0.0066mol NH3

x A2=mol N H 3

mol soluciónconc .= 0.0066mol

0.0066mol+15ml H 2O∗( 0.99968g1ml∗1mol

18 g )=0.00786

X A2=x A21−x A2

= 0.007861−0.00786

=0.007922mol NH 3

mol H 2O

Para L1:

Equivalente de N H 3=V HCl∗N HCl−V NaOH∗NNaOH

Eq N H 3=15ml∗[ 1meq1ml ]−12.4ml∗[ 1meq1ml ]=2.6meq NH 3=0.0026mol NH 3

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x A1=mol N H 3

mol solucióndiluida .= 0.0026mol

0.0026mol+15ml H 2O∗( 0.99986 g1ml∗1mol

18g )=0.003114

X A1=x A11−x A1

= 0.0031141−0.003114

=0.003124mol NH3

mol H 2O

Masa transferida por cada 15mL de solución aliemntada.

0.0066mol−0.0026mol15ml

=0.004mol15ml

=( 4mol15 L∗0.3L

min )=0.08 mol N H 3

min∗60min

1h=4.8

mol N H3

h

Gs=Qaire∗ρairePM aire

=719.93

cm3

min∗0.9599 g

cm3

28.84gmol

=23.9636molmin

Gs

YA1=0

Y A2=TAGs

=0.08

molmin

NH 3

23.9636molmin

Gs=0.003388

mol AmolGs

y A2=Y A21+Y A2

= 0.0033881−0.003388

=0.003327

L2=(0.99968Kg

L∗0.3 L

min∗1Kmol

18Kg)=0.016661 Kmol

min=16.661

molmin

L1=L2+TA=16.661+0.08=16.741 molmin

PM L1=x A1∗(PM A )+ (1−x A1 )∗PM Ls

PM L1=(0.003114 ) (17 )+(1−0.003114 ) (18 )=17.9969 kgkmol

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PM L2=x A2∗(PM A )+ (1−x A2 )∗PM Ls

PM L2=(0.007860 ) (17 )+ (1−0.007860 ) (18 )=17.9921 kgkmol

Ls=L2 (1−x A2 )=16.661 (1−0.007860 )=16.2291 molmin

Gs=G 1=26.9636molmin

G2=G1+T A=23.9636+0.08=24.0436molmin

De gráfica de equilibrio leemos:

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.0450

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

Grafica de equilibrio NH3-H2O

y 1¿=0.003786 Y 1¿=0.003786

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y 2¿0.009901 Y 2¿=0.009901

x1¿=0.0 X 1¿=0.0

x2¿=0.002494 X 2¿=0.002494

Δy 1¿= y 1¿− y1=0.003786−0=0.003786

Δy 2¿= y 2¿− y2=0.009901−0.003327=0.00657 4

Δ x 1¿= x1−x 1¿=0.003114−0=0.003114

Δ x 2¿=x2−x 2¿=0.007860−0.002494=0.005366

(Δ y¿)mL= ( Δy 1¿)−(Δy 2¿)

ln(Δy 1¿)(Δy 2¿)

=0.003786−0.006574

ln0.0037860.006574

=0.005052

(NUT )oy= y 2− y 1(Δ y¿ )mL

=0.003327−00.005052

=0.658551

(Δ x¿ )mL= (Δx 1¿ )−(Δx 2¿)

ln(Δx 1¿)(Δx 2¿)

=0.003114−0.005366

ln0.0031140.005366

=0.004138

(NUT )ox= x 2−x 1(Δ x¿)mL

=0.007860−0.0031140.004138

=1.14693

( AUT )oy= Z(NUT )oy

= 1.80.658551

=2.73327

( AUT )ox= Z(NUT )ox

= 1.81.14693

=1.56941

(1− y )¿m=(1− y1¿ )+(1− y 2¿)

2=

(1−0.003786 )+(1−0.009901)2

=0.993157

(1−x )¿m=(1−x 1¿)+(1−x2¿ )

2=

(1−0 )+(1−0.002494 )2

=0.998753

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S= π4D2= π

4(0.15)2=0.017671m2

(Ky a )= (G1+G 2)/2S (AUT )oy (1− y )¿m

=

(23.9636+24.0436)2

0.017671m2∗(2.7332 )∗(0.993157 )

(Ky∗a )=500.397 kmol

min∗m3∗ΔYglob

(Kxa )= (L1+L2)/2S ( AUT )ox (1−x )¿m

=(16.741+16.661)/2

0.017671m2∗(1.56941 )∗(0.998753 )

(Kx∗a )=602.958 kmol

min∗m3∗ΔXglob

Observaciones.

Se tuvo que realizar primero la absorciónen su respectiva columna previo a empezar con el proceso de desorción, se tomó la concentración de esta solución amoniacal como base para los cálculos posteriores en la etapa de la desorción.

Se tituló la concentración de la solución “Libre de amoniaco” y se procedioa realizar el balance de masa para determinar los coeficientes volumétricos de transferencia.

Se operó a las mismas condiciones en la absorción que la primera práctica.

Conclusión.

Haciendo una comparación entre las concentraciones iniciales y finales se concluye que bajo estas condiciones la desorción se cumple aunque tal vez no con la eficiencia deseada, las concentraciones son demasiado bajas, y secomprueba que el fénomeno de desorción se produce de la extracción de la fracción volátil de una disolución mediante el contacto del líquido con un gas; la transferencia de masa ocurre desde el líquido al gas.

Los hielos en el tanque de alimentación pudieron ser un factor crucial en la operación ya que la temperatura en este tipo de operaciones suele tener un gran impacto en el desarrollo del proceso y por eso obtuvimos una transferencia de masa relativamente baja.

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La práctica permite darse cuenta de cómo es el funcionamiento real de la columna de desorción y en que aspectos hay que tener especial cuidado a la hora de operar, nos permite entender una manera más clara el fenómeno de transferencia de masa que ocurre en el equipo y poder estimarlo.

Referencia.

Antonio Valiente Barderas, Absorción, apuntes, Departamento de ingeniería química, UNAM, México, 2010.

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