PRACTICAS DE ABSORCIÓN-DESORCIÓN

La absorción es una operación unitaria de transferencia de materia que consiste en poner un gas en contacto con un líquido, a fin de disolver de manera selectiva uno o más componentes del gas y de obtener una solución de éstos en el líquido. Por ejemplo, el gas obtenido como subproducto en los hornos de coque, se lava con agua para eliminar el amoniaco; después se lava con un aceite para eliminar los vapores de benceno y tolueno. Para que el molesto sulfuro de hidrógeno sea eliminado de un gas de este tipo o de hidrocarburos gaseoso naturales, el gas o los hidrocarburos se lavan con diferentes soluciones alcalinas que absorben a dicho sulfuro.

Los valiosos vapores de un disolventes, acarreados por una corriente gaseosa pueden recuperarse y luego ser reutilizados; basta lavar el gas con un disolvente adecuado a los vapores. Estas operaciones requieren la transferencia de masa de una sustancia en la corriente gaseosa al líquido. Cuando la transferencia de masa sucede  en la dirección opuesta, es decir, del líquido al gas, la operación se conoce como desorción. Por ejemplo, el benceno y el tolueno se eliminan del aceite que se menciono antes poniendo en contacto la solución líquida con vapor, de tal forma que los vapores entran en la corriente gaseosa y son arrastrados; en consecuencia, el aceite de absorción puede utilizarse nuevamente.

Los principios de la absorción y de la desorción son básicamente los mismos, así que las dos operaciones pueden estudiarse al mismo tiempo. La absorción puede ser física o química, según que el gas se disuelva en el líquido absorbente o reaccione con él dando un nuevo compuesto químico.

Generalmente, estas operaciones sólo se utilizan para la recuperación o eliminación del producto. Una buena separación de solutos entre sí, exige técnicas de destilación fraccionada.

Descripción

 

DESCRIPCIÓN GENERAL

El equipo de Absorción – Desorción de Gas con funcionamiento en continuo permite el estudio de estas dos operaciones básicas de ingeniería química analizando las distintas variables que afectan al proceso de absorción-desorción: caudal de entrada de líquido, caudal de entrada de gas, relación de flujo de gas y líquido.

El elemento principal del equipo es una columna de 1000 mm de altura y 60 mm de diámetro construida en polimetilmetacrilato de colada. La columna se suministra rellena de anillos rasching, el relleno de la columna maximiza la superficie de contacto gas – líquido, de manera que se produzca la mayor absorción o desorción posible.

La fase líquida se almacena en un depósito de aproximadamente 125 litros de capacidad construido en polietileno blanco y con escala grabada en masa. El agua o líquido absorbente es conducido al interior de la columna de reacción con una bomba peristáltica, que permite fijar el caudal de agua entrante a la columna en valores de entre 1 y 130 l/min. En un rotámetro colocado en la línea de entrada de líquido se puede visualizar el caudal de entrada del líquido. Este rotámetro esta construido en borosilicato, y acero Inoxidable AISI-316, con flotador en acero Inoxidable. El líquido es introducido por la parte superior de la columna a través de difusor de líquido, que permite la dispersión del líquido y así un mejor reparto del fluido en el interior de la columna.

Para el suministro del aire necesario en el funcionamiento de la instalación se dispone de un compresor capaz de suministrar el aire necesario para el funcionamiento de la instalación. El caudal de entrada de aire a la instalación puede ser regulado y visualizado con un rotámetro de metacrilato provisto de válvula de regulación. La planta esta diseñada para la realización de prácticas de absorción del CO2 disuelto en aire sobre una corriente líquida. Para ello en una T se produce la mezcla del aire y del CO2 cuya entrada puede ser visualizada y regulada en un rotámetro previo. Posteriormente al punto de mezcla entre el CO2 y el aire se produce la entrada de la corriente gaseosa por la parte inferior de la columna de absorción. Poniéndose en contacto el líquido y el gas en el interior de la columna sobre la superficie de los anillos de relleno, que favorecen la transferencia de materia.

Para el estudio de los procesos de desorción, el agua que circula estará contaminada con algún componente volátil, por ejemplo amoniaco en concentraciones de entre 100-5000 mg/l. Al hacer circular aire en contracorriente, éste produce la desorción del contaminante disuelto en la fase líquida, pudiendo determinarse la eficacia del proceso a través del análisis de las concentraciones de amoniaco en la entrada y en la salida.

El líquido de salida se almacena en un recipiente de material plástico de 125 litros de capacidad construido en polietileno blanco y con escala grabada en masa, cuando se trabaja en modo continuo, o bien puede ser retornado al tanque de alimentación cuando se trabaja en régimen discontinuo.

La planta incluye un armario eléctrico donde se encuentran tanto los interruptores de activación de los distintos elementos por parte del usuario, como los elementos de control eléctrico y las protecciones necesarias para garantizar la seguridad de las personas y de los equipos. La alimentación eléctrica es única, monofásica y con toma de tierra. Los elementos eléctricos para garantizar la seguridad de las personas y de los equipos incluyen:  interruptor magnetotérmico general, interruptor diferencial de alta sensibilidad, interruptor magnetotérmico por cada elemento eléctrico de la instalación, así mismo todo los motores irán conectados a tierra.

El equipo se completa con las válvulas manuales necesarias para su manejo. Todos los elementos irán montados sobre una estructura de acero inoxidable AISI 304 con meseta y ruedas autofrenables. Las dimensiones externas aproximadas son 2,0 m de alto, 0,75 m de ancho y 0,75 m de fondo.

El equipo se entregará con los correspondientes manuales, en castellano, de funcionamiento y mantenimiento que incluyen la documentación técnica de todos los equipos así como un manual de prácticas en el que se plantean diferentes prácticas, como son:

  • Efecto de la velocidad de paso del absorbente, sobre el proceso de absorción.
  • Efecto del caudal de aire, sobre el proceso de absorción.
  • Efecto de la concentración de CO2 en el proceso de absorción.
  • Efecto de la altura del relleno.
  • Efecto de la velocidad de paso del líquido, sobre el proceso de desorción.
  • Efecto del caudal de aire, sobre el proceso de desorción.
  • Efecto de la concentración de amoniaco, sobre el proceso de desorción.

En esta instalación se pueden realizar experimentos adicionales: como el estudio del perfil de concentraciones en el interior de la columna, el efecto del pH de la alimentación sobre la absorción del CO2 o el efecto del uso de absorbentes específicos como por ejemplo, la monoetanolamina en diferentes proporciones.