Ejercicios De Absorcion Operaciones Unitarias 4u5p6y

Operaciones Unitarias I. UDO-ANZ Preparador: Luis Carlos Rojas B. II TEMA. ABSORCIÓN

1_. Se desea separar mediante absorción una mezcla de Aire-SO2 empleando agua como medio absorbente, el flujo de mezcla gaseosa es de 298m3/h con una composición de SO2 en fracción molar de 0,16. Se desea obtener una concentración de la corriente gaseosa de 0,01, para ello se empleara agua pura con un flujo de 30% superior al mínimo. A cualquier altura de empaque debe circular un flujo de aire de 820Kg/m2.h. se selecciono como empaque anillo pall de 1 pulgada. La temperatura en el proceso es de 15oC y la presión 3,5 Atm. Hallar: A. El área de la columna y el diámetro de la columna (R=1.56m2, 1.41m) B. La altura del elemento y las unidades de transferencia de masa, si el coeficiente global de transferencia de masa (KYA) es de 16Kgmol/m3.h.fraccion molar. (R=1,8175m; 5,2355) C. Altura del empaque. (R=9.5m) D. Si la columna usara platos, hallar el número de platos. (R=5) E. El porcentaje de SO2 recuperado. Data de equilibrio. XA 0,027 0,021 0,014 0,007 0,004 0,003 0,002 0,001 0,001 YA 0,213 0,158 0,102 0,048 0,027 0,017 0,011 0,007 0,004 Datos adicionales: peso moleculares de las sustancias: SO2=64, H2O=18 y del Aire=29. OBSERVAR LA TABLA QUE SE ENCUENTA EN LA PAGINA 3.

2_. Una mezcla (Acetona-aire) de composición 0,015 en fracción molar de acetona ha de reducir su concentración a 1/100 de su valor por absorción con agua en una columna de relleno. Las velocidades del gas y del líquido son 4000Kg/m 2.h y 7500 Kg/m2.h respectivamente. Si para este sistema la relación de equilibrio entre las frases viene dado por: Y=1,75X, hallar: F. La altura de la columna y el coeficiente global de trasferencia de masa si la altura del elemento es de 11 metros. (R= 5,016m ; 12,41Kg/m3.fracción molar) G. Hallar la relación de Loperacioan a Lminimo, si la concentración máxima del soluto en el solvente es de 8,58X10-3 molar.(R= 5.39)

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3_. Se absorbe acetona con agua en una torre empacada que tiene un área de corte trasversal de 0,186m2 a 293K y 101,32Kpa (1Atm). El aire de entrada contiene 2.6% en mol de acetona y el flujo de salida 0,5%. El flujo de aire es 13,65Kgmol/h mientras que el flujo de agua pura es de 45,36 Kgmol/h. Los coeficientes de transferencia de masa para los flujos dados en la torre son K`Xa= 6,16X10-2Kgmol/m3.fraccion molar y K`Ya=3,78X10-2Kgmol/ m3.fraccion molar. Hallar: A. La altura de la torre con K`Ya. (R= 1,939m) B. La altura de la torre con K`Xa. (R= 1,80m) C. Calcule el coeficiente global de transferencia de masa lado gas y hallar la altura de la torre. (R= 0,0214KgmolAire/m3.S.fracción molar ; 1,94m) Datos de equilibrio XA YA

0,0000 0,0000

0,0035 0,00415

0,007 0,0083

0,0105 0,0126

0,014 0,0168

4_. En una torre de absorción rellena de anillo raschig de media pulgada, se introduce una mezcla de aire amoniaco a 1atm y 20oC. La presión parcial del amoniaco en la mezcla gaseosa es de 15mmHg. Se desea recuperar el 99% del amoniaco entrante utilizando agua pura como liquido absorbente. El flujo de aire entrante es 1000Kg/h. hallar: A. La concentración del benceno en el liquido que abandona la torre , si se emplea una cantidad de agua diez veces superior a la mínima (R= 0,0118) B. El diámetro y la altura del empaque, si la altura del elemento es 40Cm y su se trabaja al 50% de la inundación. (R= 0.7m ; Z=4,212m) C. Hallar el coeficiente global de transferencia de masa KYA(R= 223,38Kgmol/m3.h.Fraccion molar) Para las condiciones de operación el equilibrio esta dado por: YA=0,185XA. Datos Adicionales: g=1,27X108m/h2 μL=1 Ap/Є3=1030 ΡL=1000Kg/m3

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*5_. Se desea recuperar el 95% del propano contenido en una corriente de aire. Utilizando un aceite no volátil que posee una masa molecular de 300, para dicho proceso de absorción. Se selecciona empaque Pall, la temperatura de operación es tal que la presión de es de 160Psia. Si el flujo del gas a procesar es de 5015Lb/h.Ft2 con una concentración del 20% molar propano, y el flujo de aceite a emplear es de 110050Lb/h.Ft2. Determine: A. Para una composición del gas de 0,15 en fracción molar de propano. ¿Cuál es la composición del líquido, la composición del gas y del liquido en equilibrio?. (XA=0,0535; YA*=0,064; XA*=0,0925) B. Si se emplea platos, que cantidad se necesitarían. (R=3,73≈4) C. Hallar el NTOY. (R=4,1767) D. Si el coeficiente de transferencia de masa es de 120Lbmol/h.Ft 3.Fraccion molar, hallar la altura del empaque. (R=5,44 Ft) E. Que sucedería si la cantidad de solvente suministrada a la columna cae a la mitad. ¿? F. Como determinaría el diámetro de la columna empacada. ¿? G. Explique brevemente que ocurriría si el aceite contiene un 0,5% molar de propano inicialmente, hallar las composiciones que se verían afectada, si en tal caso aplica. Data de equilibrio. XA 0,025 0,045 0,065 0,08 0,095 0,1

YA 0,025 0,051 0,082 0,113 0,165 0,2

Observar la pagina 5

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______._____.______.______.______.______.______.______.______.______.______ Tabla de solución del 1er ejercicio resuelto (OJO: siempre que me den, o que se trabaje con el coeficiente de transferencia de masa global lado GAS {KYA}, se debe realizar esta misma tabla). YA

XA

YA

*

(1-YA)

(YA-YA )

*

(1-YA )MLOG

*

(1-YA )MLOG * (1-YA)(YA-YA )

*

V` (1-YA)

V * KYA.S.( YA-YA )

0,01 0,0475 0,085 0,1225 0,1600

0,000 -3 3,5X10 -3 7,4X10 -2 1,15X10 0,116

0,000 0,020 0,049 0,081 0.116

0,9900 0,9525 0,9150 0,877 0,8400

0,01 0,0275 0,036 0,041 0,044

0,9950 0,9962 0,9329 0,8981 0,8618

100,5100 36,8867 28,3200 22,7064 23,3171

37,45 44,14

1,5794 2,0520

______.______.______.______.______.______.______.______.______.______.______

PRPBLEMAS PROPUESTOS:

1L_. Utilizando una columna de platos, se va absorber acetona desde una mezcla con aire en un aceite de absorción no volátil. El gas que entra contiene 30% mol de acetona, mientras que el liquido absorbente a la entrada esta libre de acetona. Se va a absorber 97% de la acetona contenido en el aire y el licor concentrado que saldrá por el fondo de la torre contendrá 10% en mol de acetona. La relación de equilibrio es YA=1.9XA. A. Represente gráficamente la línea de operación y determine el número de platos requeridos. si la relación Lentra/Ventra=2,619 B. Si la altura del elemento es 10 veces mayor que el número de transferencia de masa, hallar el coeficiente global de transferencia de masa lado gas. Asumir que el dímetro de la columna es de 1.3m C. Si la columna usa empaque, hallar la altura del empaque. D. Si la columna fuese de platos, hallar los platos y su altura para una eficiencia del 33%.

2L_. En una torre de absorción rellena de anillos Rasching de 1 pulgada, se trata una mezcla aire –SO2 con una concentración de 15% en volumen del soluto que se quiere retirar, empleando agua como líquido absorbente. El proceso se efectúa a 30oC y 2 atm siendo la concentración de salida del gas inferior al 0,4% en volumen del SO2. La Pag.4 Prof.: Fidelina Moncada

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velocidad másica del aire es de 1000kg/m2.h y la del líquido el doble de la mínima. Calcular. A. La altura del relleno, si en las condiciones de operación se sabe que KYA= 16Kgmol/m3.h.fraccion molar. B. Si la columna trabaja con platos, hallar el número de platos reales sabiendo que la eficiencia es del 70%. Data de equilibrio.

Tabla de Solución y grafica del Problema *5. YA

XA

YA

*

1-YA

YA-YA

*

(1-YA )MLOG

*

(1-YA )MLOG * (1-YA)(YA-YA )

*

GY=GY`/(1-YA)

0,0120

0,0000

0,0000

0,9880

0,0120

0,9940

83,8394

126,9500

0,0590

0,0168

0,0150

0,9410

0,0440

0,9628

23,2538

-

0,1060

0,0350

0,0380

0,8940

0,0680

0,9276

15,2586

-

0,1530

0,0543

0,0660

0,8470

0,0870

0,8898

12,0751

-

0,2000

0,0750

0,1030

0,8000

0,0970

0,8476

10,9227

156,7200

YA

Grafica del ejercicio 5 de los resuletos

0,2 0,19 0,18 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0

1 curva ELV

L.O 2 4

0

3

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09

0,1

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