QUIMICA. PROCESOS DE SEPARACION I

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS GEOLÓGICAS

Departamento de Ingeniería Química

PROCESOS DE SEPARACION I

VICTOR MORALES DIAZ

FELIPE OLIVENCIA CARMONA

ROSSANA SANTANDER CHARCAS

SEBASTIAN VEGA GONZALEZ

Profesor: María Esperanza Gálvez 

Antofagasta, Chile

2018

ÍNDICE

Resumen de la propuesta        2

Condiciones establecidas para el diseño        3

Analisis de resultados        4

Conclusiones        5

RESUMEN DE LA PROPUESTA

En el siguiente informe se presentará el diseño de una torre de absorción que sea capaz de abatir el 90% del SO2 presente en la corriente de gas procedente de un horno de fundición, considerando que el oxígeno en exceso es 100%.

Para esto fue necesario primero que nada calcular el oxígeno alimentado a partir del dato de oxígeno en exceso y también el cálculo de las corrientes de entrada y salida del horno, para luego proceder a obtener los datos de entrada y salida, tanto como de líquido y gas de la torre de absorción.

Cuando se obtuvieron todos los datos correspondientes a la torre de absorción (L1’ y G1’) se comienza a buscar los datos para calcular con respecto a la inundación, para al final con lo obtenido hacer las tablas para el cálculo de Ntog y cálculo de Htog. Posteriormente se calcula Z y luego se analiza el tipo de relleno de la torre de absorción.

CONDICIONES ESTABLECIDAS PARA EL DISEÑO

Contexto:

Un horno de fundición se alimenta con 5 toneladas métricas diarias de concentrado seco de cobre y con una corriente de aire para suministrar el oxígeno al proceso. Un análisis de la composición mineralógica del concentrado indica la presencia de calcopirita (CuFeS2), La conversión del concentrado es 100% en el interior del horno. Las reacciones de descomposición que ocurren en el inferior del horno son las que siguen:

1.                      2CuFeS2 +  O2 (g)  -----🡪 Cu2S  +  2FeS  +  SO2 (g)
2.                  FeS  +  3/2 O2 (g)  ----🡪  FeO  +  SO2 (g)
3.                  FeO  +  1/6 O2 (g)  ----🡪  1/3 Fe3O4 (s)

El hierro en la escoria se encuentra como Fe3O4

Diseñar y evaluar una torre de absorción capaz de abatir el 90% del SO2 presente en las corrientes de gas procedentes del horno de fundición, considerando que el oxígeno en exceso es 100%.

Evaluar el efecto del oxígeno en exceso y de la carga de concentrado en las dimensiones de la torre.

Desarrollo:

Se estipulo que se usaría agua a 20 °C y 1 atm como líquido para absorber el SO2 de los gases que salen del horno y entran a la torre de absorción. De una prueba práctica se obtuvieron los datos de equilibrio, que se muestran en la tabla 1:

Tabla 1: Datos de Equilibrio

Luego con balance de materia y la reacción general se obtuvo el flujo de gas en la entrada a la torre de absorción, de la siguiente forma:

Reacciones:

1. 2CuFeS2 +  O2 (g)  -----🡪 Cu2S  +  2FeS  +  SO2 (g)
2.                  FeS  +  3/2 O2 (g)  ----🡪  FeO  +  SO2 (g)
3.                  FeO  +  1/6 O2 (g)  ----🡪  1/3 Fe3O4 (s)

Total:

1.   6 CuFeS2 +  13 O2 (g)  -----🡪 3 Cu2S  + 9 SO2 (g) +  2 Fe3O4  

y balance de materia si conocemos que tenemos 5 toneladas por día de calcopirita (CuFeS2), que son 5000 kg por día de calcopirita (CuFeS2). Se pasó de una cantidad de masa por día a segundos, lo que nos da 0,0579 kg de CuFeS2 por segundo. El Peso Molecular de la calcopirita es de 183,4 kg de CuFeS2 por kmol de CuFeS2. Esta información y el aire que tiene un 100% de exceso, con un 79% de nitrógeno y un 21% de Oxigeno, se obtuvieron los siguientes datos, que se encuentran en la tabla 2 y 3:

Tabla 2: Balance para el Horno

Tabla 3: Balance para la torre de absorción (donde 1 es base y 2 es superior)

Para obtener estos datos se buscó el flujo del Agua a ingresar a través de la Relación molar máxima en el líquido al estar relacionada con la Relación molar que entra a la torre en el gas del SO2.

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