Absorción de gases

Torres de RellenoTorres de Relleno

Material para relleno de la torre

Liquido

agotadoSistema para

distribución de

liquido

Gas

agotado/diluido

Eliminación de

condensación

Torre de relleno

Material de

soporte

Gas

rico/contaminado

Liquido

concentrado

Relleno para torres

La mayoría de los rellenos de torre se construyen con materiales

baratos, inertes y relativamente ligeros, tales como arcilla, porcelana o

montura de Berl montura Intalox anillo Raschig anillo Pall

baratos, inertes y relativamente ligeros, tales como arcilla, porcelana o

diferentes plásticos

La porosidad del lecho y el paso para los fluidos se fuerzan haciendo

las unidades de relleno irregulares o huecas, de forma que se entrelazan para

dar lugar a estructuras abiertas con una porosidad de 60 a 95 %.

Características para torre de relleno

Contacto entre liquido y gas

El requisito de un buen contacto entre el líquido y el gas es la condición más difícil de cumplir,

especialmente en torres grandes. Idealmente, el líquido, una vez distribuido en la parte

superior del relleno, fluye en forma de una película sobre la superficie del relleno durante

todo el recorrido de descenso a través de la torre. En la realidad las películas tienden a crecer

de espesor en algunos lugares y a disminuir en otros, de forma que el líquido se agrupa en

pequeñas corrientes y desciende a través de caminos preferentes localizados en el relleno.

Especialmente para bajas velocidades del líquido, una buena parte de la superficie del relleno

puede estar seca, o más frecuentemente, recubierta por una película estacionaria de líquido.

Este efecto se conoce con el nombre de canalización y es la principal razón del mal

funcionamiento de las grandes torres de relleno.funcionamiento de las grandes torres de relleno.

La canalización es más severa en torres con relleno ordenado, menos severa en relleno formado por

sólidos triturados y todavía menos en rellenos al azar de unidades de forma regular tales como

anillos 7. En torres de tamaño moderado la canalización puede minimizarse haciendo que el

diámetro de la torre sea por lo menos 8 veces el diámetro del relleno. Si la relación entre el

diámetro de la torre y el diámetro del relleno es inferior a 8:1, el líquido tiende a desplazarse hacia

fuera y descender por la pared de la columna.

Velocidades limite de flujo; carga de inundación

La canalización es más severa en torres con relleno ordenado, menos severa en relleno formado por

sólidos triturados y todavía menos en rellenos al azar de unidades de forma regular tales como

anillos 7. En torres de tamaño moderado la canalización puede minimizarse haciendo que el

diámetro de la torre sea por lo menos 8 veces el diámetro del relleno. Si la relación entre el

diámetro de la torre y el diámetro del relleno es inferior a 8:1, el líquido tiende a desplazarse hacia

fuera y descender por la pared de la columna.

Contacto entre liquido y gasEn una torre que contiene un determinado relleno y que está irrigada con un flujo definido de

líquido, existe un límite superior para la velocidad de flujo del gas. La velocidad

correspondiente a este punto recibe el nombre de velocidad de inundación. Puede

encontrarse observando la relación entre la caída de presión a través del lecho de relleno y la

velocidad de flujo del gas, a partir de la observación de la retención de líquido, y también a

partir de la apariencia visual del relleno. La velocidad de inundación, identificada por estos

tres diferentes efectos, varía algo con el método de identificación y corresponde más a un

intervalo de velocidades de flujo que a una constante perfectamente definida.

Caída de presión en una torre de relleno

para el sistema aire-agua con monturas

Intalox de 1 pulg.

Cuando el relleno está seco, la línea que se obtiene es recta y tiene una pendiente del orden de

1,8. Por consiguiente, la caída de presión aumenta con la potencia 1,8 de la velocidad, lo que está

de acuerdo con la ley de pérdida por fricción en flujo turbulento. Si el lecho está irrigado con un

flujo constante de líquido, la relación entre la caída de presión y el flujo de líquido sigue

inicialmente una línea paralela a la del lecho seco. La caída de presión es mayor que en el lecho

seco debido a que el líquido reduce el espacio disponible para el flujo de gas. Sin embargo, la

fracción de huecos no varía con el flujo de gas. Para velocidades moderadas de gas, la línea para el

relleno irrigado se hace cada vez más pendiente debido a que el gas impide el flujo descendente

del líquido de forma que aumenta la retención de líquido con el flujo de gas. El punto en el que la

retención de líquido comienza a aumentar, que se aprecia por un cambio de la pendiente de la

línea de la caída de presión, recibe el nombre de punto de carga.

Al aumentar todavía más la velocidad del gas, la caída de presión aumenta también más rápidamente,

y la línea se hace casi vertical cuando la caída de presión es del orden de 2 a 3 pulg de agua por pie de

relleno (150 a 250 mm de agua por metro). En determinadas regiones de la columna el líquido se

transforma en una fase continua y se dice que la columna está inundada. Temporalmente se pueden

utilizar flujos de gas más elevados, pero el líquido se acumula rápidamente para salir después fuera

de la columna con el gas.

Evidentemente, la velocidad del gas en una torre de relleno en operación ha de ser inferior a la

velocidad de inundación. Cuánto menor ha de ser es una elección a criterio del diseñador. Cuanto

menor sea la velocidad, menor es el consumo de potencia y mayor el coste de la torre. Desde el

punto de vista económico la velocidad de gas más favorable depende de un balance entre el coste de

la energía y los costes fijos del equipo. Es frecuente operar con la mitad de la velocidad de

inundación.

Las columnas de relleno también se diseñan frecuentemente basándose en una determinada caída

de presión por unidad de altura de relleno. Para torres de absorción el valor de diseño generalmente

está comprendido entre 0,25 y 0.50 pulg de H2O por pie de relleno; para columnas de destilación el

intervalo es de 0.50 a 0,8 pulg de H2O por pie de relleno. En la mayoría de las torres rellenas con

anillos o monturas, la carga suele comenzar para una caída de presión del orden de 0,5 pulg de H2Oanillos o monturas, la carga suele comenzar para una caída de presión del orden de 0,5 pulg de H2O

por pie, y la velocidad de inundación se presenta para una caída de presión comprendida entre 2 y 3

pulg de H2O por pie.

El parámetro de las curvas es caída de presión

en pulgadas de agua/pies de altura de relleno

Correlación generalizada para inundación y caída de presión en columnas de

relleno. (Según Eckert)

Problema.

Una torre rellena con anillos cerámicos de 1 pulg (25,4 mm) ha de construirse paraUna torre rellena con anillos cerámicos de 1 pulg (25,4 mm) ha de construirse para

tratar 25 000 pie3 (708 m3) de gas de entrada por hora. El contenido de amoníaco en

el gas que entra es del 2 por 100 en volumen. Como absorbente se utiliza agua exenta

de amoníaco. La temperatura es de 68 °F (20 °C) y la presión es de 1 atm. La relación

entre el flujo de gas y el flujo de líquido es de 1 Ib de gas por libra de líquido.

(a) Si la velocidad del gas es la mitad de la velocidad de inundación, ¿cuál

ha de ser el diámetro de la torre?

(b) ¿Cuál es la caída de presión si la sección de relleno es 20 pies (6.1 m) de altura?