Problema de Absorción

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Problema

En una torre de absorción rellena con anillos Rasching cerámicos de  de pulgada se tratan  de una mezcla de amoniaco  y aire, una composición del 3% de volumen de amoniaco a  y  de presión. Como liquido absorbente se emplea agua la cual entra por la parte superior de la columna exenta de amoniaco. Calcular el diámetro de la torre si la velocidad másica del gas corresponde a 60% de la de inundación y la relación entre el peso del gas y del líquido es 1.3[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

Diagrama del proceso

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Para realizar el cálculo del diámetro es necesario contar con una medida de dimensionamiento, el área, la cual puede conocerse con flujo másico y la velocidad másica del gas (la cual es posible determinar mediante la gráfica de Lobo y la gráfica de Eckert). En este problema se empleará la gráfica de Lobo la cual se presenta en la siguiente figura (2.3.1):

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Figura 2.3.1 Grafica de lobo, obtenido de Ocón García & Tojo Barreiro, (2006) Problemas de Ingeniería Química. Panamerican

Donde:

L= velocidad másica del líquido Kg/m2h

G= velocidad másica del gas Kg/m2h

ρG, ρL= densidades del gas y líquido Kg/m3

μL= viscosidad del líquido, en centipoise

g= aceleración de la gravedad 1.27*108 m/h2

ap= superficie específica del relleno m2/m3

ε= Constante específica del empaque (adimensional)

Una vez que conocemos las variables implicadas en el proceso, se enlistan los datos necesarios para el uso de grafica del Lobo

Variables necesarias para el uso de gráfica de lobo (Se incluyen datos tabulados de viscosidad y densidad del agua obtenidos de (Lemmon, McLinden, & Friend, 2017)  ver y los datos pertinentes al tipo de empaque de la tabla 6.3 “Características de los empaques aleatorios” obtenido de (Treybal, 1980) ver

Pese a que los datos iniciales pareciera que no se proporcionan los datos de las corrientes correspondientes al líquido y gas, se tiene la relación de G/L = 1.3 donde se requiere la relación inversa, por lo cual:

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Sustituyendo

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Una vez obtenida esta relación, se procede a calcular es la densidad del gas, resulta conveniente asumir que el gas entrante se comporta como un gas ideal.

Es necesario calcular un peso promedio a la entrada considerando que el porcentaje en volumen es análogo a porcentaje molar, por lo cual:

• Cambiar los porcentajes de concentración a fracciones

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Se realiza este cambio para la corriente G

• G (% molar)

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Para calcular el peso molecular promedio se emplea la siguiente ecuación

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Donde al ser una mezcla binaria

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Sustituyendo lo anterior, se obtiene

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En la siguiente tabla (2.3.2) se muestran los pesos moleculares de las sustancias implicadas en el proceso

Tabla 2.3.2 Pesos moleculares de las sustancias implícitas en el proceso Obtenido de Perry, Green, & Maloney, (1997) Perry’s Chemical Engineers’ Handbook (7th Edition). In McGraw-Hill. ver

Sustituyendo estos datos, se obtiene

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La ecuación de un gas ideal es

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Sabiendo que la densidad es

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