Torres Absorcion
DESCRIPCION
La absorción de gases es una operación unitaria que consiste en que se van a poner en contacto una mezcla gaseosa con un líquido, denominado absorbente o disolvente, para disolver selectivamente uno o más componentes, el soluto o absorbato, por transferencia de materia del gas al líquido.
La operación inversa se llama desorción o stripping, aquí el soluto pasa de la corriente líquida a la gaseosa. Es frecuente que los absorbedores se encuentren acoplados con strippers para poder regenerar y recuperar el disolvente.
Si el disolvente es una solución acuosa al absorbedor se le denomina también lavador o scrubber.
La absorción se puede llevar a cabo de dos maneras distintas:
- absorción física: no existe reacción química entre el absorbente y el soluto, sucede cuando se utiliza agua o hidrocarburos como disolvente.
- absorción química: se da una reación química en la fase líquida, lo que ayuda a que aumente la velocidad de la absorción. Es muy útil para transformar los componentes nocivos o peligrosos presentes en el gas de entrada en productos inocuos.
Absorbedor de gas acoplado a una unidad de stripping para recuperación del disolvente.
TIPOS
Las operaciones de absorción y stripping se suelen llevar a cabo en columnas de relleno, pero también es común emplear columnas de platos o incluso otros equipos como:
- torres de spray o de rocío: se usan en operaciones a gran escala, normalmente para eliminar algún contaminante de los gases de combustión de centrales térmicas. Resultan aconsejables cuando se precisa una pérdida de carga baja y si existen partículas en la corriente de gas entrante. No suele haber relleno en su interior.
- absorbedores de película: son útiles en caso de que el calor liberado por la absorción sea elevado, por lo que se emplea un intercambiador de calor cuya superficie debe ir pegada al líquido.
La absorción de gases es una operación unitaria que consiste en que se van a poner en contacto una mezcla gaseosa con un líquido, denominado absorbente o disolvente, para disolver selectivamente uno o más componentes, el soluto o absorbato, por transferencia de materia del gas al líquido.
La operación inversa se llama desorción o stripping, aquí el soluto pasa de la corriente líquida a la gaseosa. Es frecuente que los absorbedores se encuentren acoplados con strippers para poder regenerar y recuperar el disolvente.
Si el disolvente es una solución acuosa al absorbedor se le denomina también lavador o scrubber.
La absorción se puede llevar a cabo de dos maneras distintas:
- absorción física: no existe reacción química entre el absorbente y el soluto, sucede cuando se utiliza agua o hidrocarburos como disolvente.
- absorción química: se da una reación química en la fase líquida, lo que ayuda a que aumente la velocidad de la absorción. Es muy útil para transformar los componentes nocivos o peligrosos presentes en el gas de entrada en productos inocuos.
Absorbedor de gas acoplado a una unidad de stripping para recuperación del disolvente.
TIPOS
Las operaciones de absorción y stripping se suelen llevar a cabo en columnas de relleno, pero también es común emplear columnas de platos o incluso otros equipos como:
- torres de spray o de rocío: se usan en operaciones a gran escala, normalmente para eliminar algún contaminante de los gases de combustión de centrales térmicas. Resultan aconsejables cuando se precisa una pérdida de carga baja y si existen partículas en la corriente de gas entrante. No suele haber relleno en su interior.
- absorbedores de película: son útiles en caso de que el calor liberado por la absorción sea elevado, por lo que se emplea un intercambiador de calor cuya superficie debe ir pegada al líquido.
COLUMNA DE ABSORCIÓN
El método de eliminación de contaminantes y compuestos ácidos de las corrientes gaseosas es la absorción. Este procedimiento consta de la transferencia de un contaminante de la corriente gaseosa con elevada concentración de contaminante a un líquido, con baja presión de vapor y menor concentración del compuesto, en el que tenga alta solubilidad. La fuerza impulsora que provoca la separación será entonces la diferencia de concentraciones.
La absorción puede ser física, si la separación es por disolución, o química, si el compuesto que se quiere eliminar reacciona con el solvente seleccionado. De esta manera, aunque la etapa limitante suele ser la absorción física, se puede mejorar la solubilidad de determinado compuesto mediante la adición al solvente de sustancias que reaccionen con él (disolución alcalina como solvente para eliminar un compuesto ácido). También existen lavadores secos que pulverizan un absorbente en forma de polvo en la zona de combustión, aunque estos últimos generan problemas de partículas.
Para conseguir la máxima eficiencia se debe buscar la máxima superficie de contacto entre el gas residual y el líquido eliminador, además los materiales de construcción de estos equipos deben ser resistentes a la corrosión debido al carácter ácido de los contaminantes. Hay una amplia gama de equipos que se han diseñado con este fin, entre los que se encuentran las columnas de platos, las columnas de relleno, las cajas de aspersión, los separadores de venturi, etc. Los parámetros más importantes en el diseño de estos equipos son:
Las columnas de platos son equipos a contracoriente, en los que el contacto se hace en discontinuo sobre unos platos que tienen orificios para el paso de los gases, y un vertedero para transferir el líquido de plato a plato, de manera que los gases ascienden burbujeando por los orificios.
Los separadores de venturi provocan una aceleración del gas mediante un estrechamiento, llamado garganta de venturi, en la que se produce la mezcla gas-líquido, siendo la velocidad del líquido la que proporciona la energía para el correcto contacto entre gas residual y solvente, y auque el tiempo de residencia es escaso debido a las altas velocidades, tienen una buena eficiencia en la eliminación de partículas. Estos equipos presentan una gran pérdida de presión y debido a el escaso tiempo de residencia sólo es aplicable a gases de alta solubilidad.
Las columnas de relleno a contracorriente, en las que nos centramos en este apartado, son equipos cilíndricos que contienen en su interior un relleno cuyo objetivo es maximizar el área de contacto entre gas y líquido. Las torres empacadas tienen eficiencias de remonición de gases más altas que otros equipos manejando caudales de gas residual más altos y menor cantidad de líquido de limpieza, aunque las pérdidas de presión son altas y los costos del equipo, de operación y de mantenimiento también pueden ser bastante altos.
El método de eliminación de contaminantes y compuestos ácidos de las corrientes gaseosas es la absorción. Este procedimiento consta de la transferencia de un contaminante de la corriente gaseosa con elevada concentración de contaminante a un líquido, con baja presión de vapor y menor concentración del compuesto, en el que tenga alta solubilidad. La fuerza impulsora que provoca la separación será entonces la diferencia de concentraciones.
La absorción puede ser física, si la separación es por disolución, o química, si el compuesto que se quiere eliminar reacciona con el solvente seleccionado. De esta manera, aunque la etapa limitante suele ser la absorción física, se puede mejorar la solubilidad de determinado compuesto mediante la adición al solvente de sustancias que reaccionen con él (disolución alcalina como solvente para eliminar un compuesto ácido). También existen lavadores secos que pulverizan un absorbente en forma de polvo en la zona de combustión, aunque estos últimos generan problemas de partículas.
Para conseguir la máxima eficiencia se debe buscar la máxima superficie de contacto entre el gas residual y el líquido eliminador, además los materiales de construcción de estos equipos deben ser resistentes a la corrosión debido al carácter ácido de los contaminantes. Hay una amplia gama de equipos que se han diseñado con este fin, entre los que se encuentran las columnas de platos, las columnas de relleno, las cajas de aspersión, los separadores de venturi, etc. Los parámetros más importantes en el diseño de estos equipos son:
La razón líquido/gas. Cuanto menor sea este número menor cantidad de líquido lavador necesitamos y por tanto menor gasto y menor dimensionado de las instalacionesLas cajas de aspersión son equipos donde la disolución solvente se pone en contacto con el gas residual dentro de una cámara mediante aspersión, donde los flujos de gas y líquido pueden ponerse en contacto en contracorriente (sentidos opuestos), en cocorriente (mismo sentido) o en flujo transversal (dirección perpendicular). Lo más adecuado para la máxima eficiencia de separación y la mínima relación líquido/gas es el flujo a contracorriente, ya que se ponen en contacto el gas y el líquido con la mínima concentración de contaminante, de manera que se maximiza la fuerza impulsora. Comúnmente el líquido entra por la parte alta del equipo y se elimina por la parte inferior, y a la inversa circularía el gas contaminado, de la parte baja hacia la superior.
pH. Dependiendo del sistema empleado, el pH se debe de mantener dentro de unos límites para asegurar una alta solubilidad del contaminante y la no formación de costras.
Velocidad del gas. Para minimizar los costes los lavadores se diseñan a la máxima velocidad del gas posible, minimizando el tamaño de la vasija.
Tiempo de residencia. El gas debe de permanecer dentro de la vasija el tiempo suficiente para que la mayor cantidad posible de contaminante sea absorbida.
Las columnas de platos son equipos a contracoriente, en los que el contacto se hace en discontinuo sobre unos platos que tienen orificios para el paso de los gases, y un vertedero para transferir el líquido de plato a plato, de manera que los gases ascienden burbujeando por los orificios.
Los separadores de venturi provocan una aceleración del gas mediante un estrechamiento, llamado garganta de venturi, en la que se produce la mezcla gas-líquido, siendo la velocidad del líquido la que proporciona la energía para el correcto contacto entre gas residual y solvente, y auque el tiempo de residencia es escaso debido a las altas velocidades, tienen una buena eficiencia en la eliminación de partículas. Estos equipos presentan una gran pérdida de presión y debido a el escaso tiempo de residencia sólo es aplicable a gases de alta solubilidad.
Las columnas de relleno a contracorriente, en las que nos centramos en este apartado, son equipos cilíndricos que contienen en su interior un relleno cuyo objetivo es maximizar el área de contacto entre gas y líquido. Las torres empacadas tienen eficiencias de remonición de gases más altas que otros equipos manejando caudales de gas residual más altos y menor cantidad de líquido de limpieza, aunque las pérdidas de presión son altas y los costos del equipo, de operación y de mantenimiento también pueden ser bastante altos.
http://www.cepis.ops-oms.org/bvsci/e/fulltext/orienta2/lecc8/lecc8_2f.html
Biblioteca virtual de desarrollo sostenible y salud ambiental
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