Absorcin de CO2 en una Columna Empacada

Ponce Pineda Ilian GiordanoLIQ IIIUniversidad nacional autonoma de mexicoAbsorcin de CO2 en una Columna EmpacadaLaboratorio de Ingeniera Qumica III

Ponce Pineda Ilian Giordano25/04/2013

FACULTAD DE QUMICA

JUEVES DE 11:00 A 14:00

ABSORCIN DE CO2 EN UNA COLUMNA EMPACADA PROBLEMASe desea absorber el 50% de CO2 de una corriente gaseosa compuesta por aire y bixido de carbono en una columna empacada con anillos Raschig. El flujo de la alimentacin est entre (0.09 - 0.12)* kgmol de mezcla / h con una composicin entre (2023)** % en masa de CO2. Para lograr esta absorcin, se ensayarn tres flujos comprendidos entre (4 - 8)*** L / h de monoetanolamina-agua (MEA) al 15% en masa. Calcular1.- El flujo de solucin de MEA en L / h que logre esta separacin2.- El coeficiente volumtrico global de transferencia de masa KYa en DATOS Y RESULTADOS OBTENIDOS.Falim (L/h)CMEA (gmol/L)CMEA (%masa)Gaire (%)Gaire (Kg/h)GCO2 (mm)

EntradaSalidaEntradaSalida

22.500.52215.183.206222.2736

42.500.28315.181.741202.0636

62.500.12515.180.781202.0636

GCO2 (kg/h)CO2 (%masa)Aire (%masa)CO2 abs (%)CO2 rem (%)

EntradaSalidaEntradaSalida

0.3721.1518.2778.8581.7321.489078.5110

0.3721.1512.9178.8587.0952.453047.5470

0.3721.158.1378.8591.8778.568621.4314

CUESTIONARIO1.- Para cada flujo de solucin de MEA utilizado y mediante un balance de materia establecer: a) La ecuacin de la lnea de operacin.b) Calcular la concentracin del lquido a la salida en relacin molar.c) Trazar la lnea de operacin junto a la curva de equilibrio del sistema CO2 - MEA en agua al 15 % en peso) (Grfica1), indicar qu representan los dos extremos. La curva de equilibrio se encuentra en el anexo C del guiond) Calcular el % de CO2 absorbido y el % de CO2 removidoFalim (L/h)xA1%CO2 abs%CO2 remov

20.02433821.48895178.511049

40.02970352.45301647.546984

60.02966178.56856321.431437

2.- Qu cambio(s) se observa(n) en la lnea de operacin al variar el flujo de solucin de MEA y cmo se relaciona con el % de CO2 absorbido?Al aumentar el flujo, la pendiente de esta incrementa, y esto nos indica una mayor absorcin de CO23.- De acuerdo a los resultados del punto 1, De qu depende la composicin del lquido a la salida de la columna?Del flujo4.- Calcular la relacin (Ls / Gs) de operacin para cada flujo de solucin de MEA utilizado. Ls = kgmol de agua / h, G`s = kgmol de aire /h G's/L'sL's/G's

0.8263 1.21

0.3756 2.66

0.2504 3.99

5.- Utilizar la Grfica 1 para indicar mediante trazos cul es la fuerza directora o impulsora de la transferencia de masaLos gradientes son verticales, dibujados.

6.- Cul sera el valor mximo de la concentracin del lquido a la salida?. Es posible obtener esta concentracin? Explicar su respuestaEl valor mximo seria cuando todo el CO2 del aire pasara al agua, teniendo una absorcin absoluta, pero no es posible llegar a este valor, ya que existe un equilibrio entre el gas y el lquido en la composicin de estos. 7.- Desde un punto de vista operativo, Qu significa la relacin (Ls / Gs) mnimo?Es la relacin que tomaremos como primera pendiente, la cual significa que es la relacin mnima entre flujos. 8.- Utilizar la Grfica 1 para calcular el nmero de unidades de transferencia de masa para cada corrida experimental de acuerdo a la siguiente ecuacin de diseo:

9.- Calcular el coeficiente volumtrico global de transferencia de masa KYa en (kmol de CO2 transferidos / (h m3 kgmol CO2 transferidos / kgmol Aire)Falim (L/h)Kya

210.0104

430.1735

656.3707

10.- A partir de la ecuacin de diseo, calcular para cada corrida experimental, las alturas de las unidades de transferenciaFalim (L/h)HTU

25.776034771

41.74205173

60.932468204

11.- Elaborar una grfica de HUT y otra de NUT contra los flujos de solucin de MEA utilizados (Grfica 2 y 3). Qu comportamiento observa?. Discutir sus resultados.

Como observamos, al aumentar el flujo el nmero de unidades de transferencia aumenta, mientras que la altura de las unidades de trasferencia se reduce. 12.- Elaborar una grfica de KYa contra flujo de solucin de MEA (Grfica 4). Cul es el comportamiento observado?

Podemos observar que mientras aumentamos el flujo, el Kya va aumentando igualmente.13.- Cul es el flujo de solucin de MEA al 15% que produce una separacin (absorcin) de CO2 en la corriente gaseosa del 50%?

De acuerdo con la grfica, necesitaramos un flujo aproximado de 3.94L/h, osea prcticamente 4L/h. CONCLUSIONES Al calcular el flujo necesario para obtener un 50% de CO2 abs nos damos cuenta que este es de 4L/h, lo cual es prcticamente cierto, ya que cuando usamos este flujo absorbimos 52.45%. Al aumentar el flujo, las unidades de transferencia nos aumentan, pero la altura de cada una de estas unidades nos disminuye, ya que tienen que cumplir la relacin que su producto nos de la altura real de la torre, que es de 1.06m