Transferencia de materia Transferencia de materia. Diseño de columna de absorción, altura y número de unidades de transferencia. Se emplea una columna de sección 0.13 m2 a fin de reducir el contenido de SO2 en una corriente de aire. El gas a limpiar entra por el fondo de la columna a 45°C y 1 atm de presión, con un caudal de 15 m3/min. y contiene 0.06% (v/v) en SO2. El líquido absorbente (agua pura) se introduce por la parte superior de la columna con un caudal de 12 kmol/h. Se necesita que la concentración de SO2 sea inferior a 2.5x10-5 % (v/v) a la salida de la columna. Calcular la altura de la columna necesaria para el fin buscado. Considere que el sistema cumple la ley de Henry en el equilibrio (H=0.18). kxa: 19.2 kmol/(h.m3) ; kya: 392 kmol/(h.m3)
Transferencia de materia Transferencia de materia. Diseño de columna de absorción, altura y número de unidades de transferencia. YA1=2.5x10-5 XA1=0 WAint L G XA2=? YA2=0.06 “1” “2” S= 0.13 m2. GS: 15 m3/min. LS: 12 kmol/h. Cte. Henry: H=0.18. kxa: 19.2 kmol/(h.m3) ; kya: 392 kmol/(h.m3) YA YA0 XAe XA0 XA YAe dz G L YA=HXA Suposiciones: + El componente A es el único de la fase gaseosa que se disuelve en el líquido +El líquido es NO volátil +Sistema en estado estacionario +Soluciones muy diluidas de A +Mezcla gaseosa como gas ideal. + P y T constantes
Transferencia de materia Transferencia de materia. Diseño de columna de absorción, altura y número de unidades de transferencia. L G XA1=0 YA1=2.5x10-5 XA2=? YA2=0.06 “1” “2” S= 0.13 m2. GS: 15 m3/min. LS: 12 kmol/h. Cte. Henry: H=0.18. kxa: 19.2 kmol/(h.m3) ; kya: 392 kmol/(h.m3) YA YA0 XAe XA0 XA YAe dz G L YA=HXA WAint NAl (1-XA0)=kx(XA0-XA) NAg (1-YA0)=ky(YA-YA0) -(kX/kY) XA YA XA0 YA0 ky(YA-YA0) =kX(XA0-XA) (XA0 y YA0<<1 ) Curva de equilibrio (YA-YA0)/(XA-XA0) =-(kX/kY)
(YA-YA0)/(XA-XA0) =-(kX/kY) Transferencia de materia. Diseño de columna de absorción, altura y número de unidades de transferencia. L G XA1=0 YA1=2.5x10-5 XA2=? YA2=0.06 “1” “2” S= 0.13 m2. GS: 15 m3/min. LS: 12 kmol/h. Cte. Henry: H=0.18. kxa: 19.2 kmol/(h.m3) ; kya: 392 kmol/(h.m3) YA YA0 XAe XA0 XA YAe dz G L GS: 34.5 kmol/h YA=HXA WAint (YA-YA0)/(XA-XA0) =-(kX/kY) XA YA Recta de operación YA=YA1+L/G(XA-XA1) Curva de equilibrio
(YA-YA0)/(XA-XA0) =-(kX/kY) Transferencia de materia. Diseño de columna de absorción, altura y número de unidades de transferencia. L G S= 0.13 m2. GS: 15 m3/min. LS: 12 kmol/h. Cte. Henry: H=0.18. kxa: 19.2 kmol/(h.m3) ; kya: 392 kmol/(h.m3) XA1=0 YA1=2.5x10-5 YA YA0 XAe XA0 XA YAe dz G L “1” GS: 34.5 kmol/h YA=HXA WAint (YA-YA0)/(XA-XA0) =-(kX/kY) XA YA Recta de operación YA=YA1+L/G(XA-XA1) “2” XA2=? XA2=0.17 YA2=0.06 Hc=HGNG L G YA01=1.96x10-5 YA02=0.054 Curva de equilibrio
(YA-YA0)/(XA-XA0) =-(kX/kY) Transferencia de materia. Diseño de columna de absorción, altura y número de unidades de transferencia. L G S= 0.13 m2. GS: 15 m3/min. LS: 12 kmol/h. Cte. Henry: H=0.18. kxa: 19.2 kmol/(h.m3) ; kYa: 392 kmol/(h.m3) XA1=0 YA1=2.5x10-5 YA YA0 XAe XA0 XA YAe dz G L “1” GS: 34.5 kmol/h YA=HXA WAint (YA-YA0)/(XA-XA0) =-(kX/kY) XA YA Curva de equilibrio Recta de operación Respuesta: Hc=4.7 m YA=YA1+L/G(XA-XA1) “2” XA2=0.17 YA2=0.06 Hc=HGNG L G YA01=1.96x10-5 YA02=0.054 HG=0.67 m NG=7.02