Absorcion Gaseosa

Introducción

La absorción es una operación de separación que consiste en la transferencia de uno o más componentes menores de una corriente gaseosa a una corriente líquida, llamada disolvente. El objetivo de esta operación suele ser purificar una corriente gaseosa para su procesamiento posterior o emisión a la atmósfera, también a fin de recuperar un componente valioso presente en la corriente gaseosa.

Este es el tema principal de la práctica realizada, la cual consistió en la trasferencia de dióxido de carbono contenido en aire a una corriente liquida, para este caso agua, empleando una columna de relleno para este proceso y disponiendo el flujo a contracorriente. Luego de la absorción se realizaron una serie de titulaciones para determinar el grado de transferencia del dióxido de carbono al Agua y evaluar en base a los datos obtenidos la eficacia del proceso. Para lograr así visualizar de manera práctica y real la aplicación y principios generales de dicha operación unitaria.

El siguiente informe tiene como finalidad la realización de un análisis a partir de los datos obtenidos en la experiencia práctica y los calculados posteriormente a esta, para así emplear los conocimientos teóricos de dicho proceso en cuanto a la trasferencia del soluto a la corriente liquida y las condiciones que intervinieron en la absorción.

Bases Teóricas

ABSORCIÓN

La 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 desabsorción; 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.

REGLA DE LAS FASES Y EQUILIBRIO

Para predecir la concentración de un soluto en dos fases en equilibrio, se requieren datos de equilibrio experimentales. Además, si las dos fase impulsora, que es la desviación con respecto al equilibrio. Las variables importantes que afectan al equilibrio de un soluto son temperatura, presión y concentración. El equilibrio entre dos fases en cualquier caso, está restringido por la regla de las fases: F = C − P + 2 donde P es el número de fases en equilibrio, C es el número de componentes totales en las dos fases (cuando no se verifican reacciones químicas), y F es el número de variantes o grados de libertad del sistema. Para el equilibrio líquido-gas se tiene 2 componentes y 2 fases, por lo tanto: F = 2 − 2 + 2 = 2. Se tiene 2 grados de libertad y las combinaciones pueden ser: (PA, T), (yA, T), (xA, T)..

SOLUBILIDAD DE GASES EN LÍQUIDOS EN EL EQUILIBRIO

1. Sistemas de dos componentes

Si cierta cantidad de un gas simple y un líquido relativamente no volátil se llevan al equilibrio la concentración resultante del gas disuelto en el líquido recibe el nombre de solubilidad del gas a la temperatura y presión predominantes. A una temperatura dada, la solubilidad aumentará con la presión La solubilidad de cualquier gas depende de la temperatura, y depende en la forma descrita por la ley de van ‘t Hoff para el equilibrio móvil: “si se aumenta la temperatura de un sistema en equilibrio, ocurrirá un cambio durante el cual se absorberá calor”.

2. Sistemas de multicomponentes

Si una mezcla de gases se pone en contacto con un líquido, la solubilidad en el equilibrio de cada gas será, en ciertas condiciones, independiente de la de los demás, siempre y cuando el equilibrio se describa en función de las presiones parciales en la mezcla gaseosa. Si todos los componentes del gas, excepto uno, son básicamente insolubles, sus concentraciones en el líquido serán tan pequeñas que no podrán modificar la solubilidad del componente relativamente soluble; entonces se puede aplicar la generalización Si varios componentes de la mezcla son apreciablemente solubles, la generalización será aplicable únicamente si los gases que se van a disolver son indiferentes ante la naturaleza del líquido; esto sucederá en el caso de las soluciones ideales. Por ejemplo, el propano y butano gaseosos de una mezcla se disolverán por separado en un aceite de parafina no volátil, puesto que las soluciones que se obtienen son básicamente ideales Soluciones líquidas ideales Cuando una fase líquida se puede considerar ideal, la presión parcial en el equilibrio de un gas en la solución puede ser calculada sin necesidad de determinaciones experimentales.

Hay cuatro características significativas de las soluciones ideales; todas se relacionan entre sí:

• Las fuerzas intermoleculares promedio de atracción y repulsión en la solución no cambian al mezclar los componentes.

• El volumen de la solución varia linealmente con la composición.

• No hay absorción ni evolución de calor al mezclar los componentes. Sin embargo, en el caso de gases que se disuelven en líquidos, este criterio no incluye el calor de condensación del gas al estado líquido.

• La presión total de vapor de la solución varía linealmente con la composición expresada en fracción mol.

En particular, los miembros adyacentes o casi adyacentes de una serie homóloga de compuestos orgánicos pertenecen a esta categoría. Así, por ejemplo, las soluciones de benceno en tolueno, de alcohol etílico y propílico o las soluciones de gases de hidrocarburos parafínicos en aceites de parafina pueden generalmente considerarse como soluciones ideales. Cuando la mezcla gaseosa en equilibrio con una solución liquida ideal, sigue también la ley de los gases ideales, la presión parcial p* de un soluto gaseoso A es igual al producto de su presión de vapor p a la misma temperatura por su fracción mol en la solución x.

ELECCIÓN DEL DISOLVENTE PARA LA ABSORCIÓN

Si el propósito principal de la operación de absorción es producir una solución específica, el disolvente es especificado por la naturaleza del producto. Si el propósito principal es eliminar algún componente del gas, casi siempre existe la posibilidad de elección. Por supuesto, el agua es el disolvente más barato y más completo, pero debe darse considerable importancia a las siguientes propiedades:

1. Solubilidad del gas. La

...