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Tecnología de los procesos de absorción con simultánea reacción química (CO2 en soluciones alcalinas)
Julio Héctor Krasuk
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Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital
Este trabajo continua el estudio de transferencia de materia en los sistemas líquido-gas, con reacción química. Las conclusiones del mismo se condensan, para los sistemas CO2-H20 y soluciones acuosas de HONa, HOK, CO3K2, en correlaciones generales basadas en números adimensionales, de la forma: Sh= ɸ(Re,Sc,DaII) Si bien la bibliografía sobre absorción con reacción química, desde el punto de vista experimental, para los sistemas citados, es amplia, el estudio en base a dichas correlaciones de interés técnico, es muy escaso. Los trabajos de D.W. Van Krevelen (4)(5), quien correlacioné datos para diversos sistemas, incluyendo los anteriormente citados, son el antecedente fundamental sobre el particular. Sin embargo, dada la multiplicidad de equipos empleados, no existen correlaciones hechas o datos que se puedan emplear directamente para comparar el comportamiento de distintos sistemas químicos HONa, HOK, CO3Na2, CO3K, H2O. Este procedimiento evita la complicación que significa considerar las características del relleno, dentro de una misma torre, con los consiguientes cambios fuidodinámicos, que impiden un análisis más sencillo tanto de las variables fisicoquímicas como tecnológicas. Características del equipo: El sistema de absorción (6) estaba formado por a) una torre rellena en la cual el líquido y el gas circulaban en contracorriente, b) un tanque de almacenaje para el líquido absorbente que es reciclado, c) los sistemas de circulación necesarios tanto para el líquido como para el gas. Se trabajó con una columna de "Lucite", rellena con un enrejado de madera formado por elementos constituídos por tablillas de 10,1 cm x 2,5 cm x 1. El diámetro y la altura de la columna son 30,5 cm y 91,5 cm respectivamente. Se emplearon 9 elementos similares a los de la fotografía 1, que estaban girados 60° respecto del inmediato superior . Se recirculó el líquido mediante una bomba centrífuga impulsada por un motor trifásico de 1 HP y 2800 RPM. Entraba por el tope de la columna y pasaba a través de una cesta de base perforada que lo distribuía por encima del relleno. La solución caía desde la parte inferior del relleno, a un espacio desde donde volvía a la torre. Aumentaba, por lo tanto, la concentración del producto, dentro del tanque, a medida que se completaba el proceso. El gas, aire-CO2, se impulsó mediante un ventilador Auster AP15, movido por un motor de 1/3 HP y 2800 RPM. El caudal de CO2 se midió con un integrador "Nordgas" (capacidad 3 m^3 /h). se usó un manométro de brida-crificio, en la alimentación de CO2, con el sólo propósito de observar las variaciones de su caudal. Se emplearon manométros de brida-crificio, calibrados previamente, para obtener el flujo de líquido y aire-CO2. Los líquidos manométricos fueron agua, para los gases y mercurio para la solución absorbente. Resultados: Los resultados se presentan en dos formas diferenciadas por la expresión de los números adimensionales -cuadro 1-: una tecnológia, más sencilla; otra, similar a la empleada por D.W. Van Krevelen (4)(5). Para simplificar llamaremos, en adelante, A a la primera y B a la segunda. *Ver cuadro y ecuaciones en tesis* El espesor de cada tabla (1) se tomó como longitud característica en A. El Re A no incluye la velocidad media real del líquido pues S´ no es la sección de columna ocupada, sino la sección libre, no ocupada por el relleno. En B se tomó como longitud característica el término (μ^2/p^2 g)^1/3 *Ver gráfico en tesis* El Re B agrupa, para ésta expresión, la velocidad media del líquido dado que S es la sección cubierta. El Da II aparece reemplazado por el Número de Hatta, que denota también, la influencia de las variables químicas. Este último número incluye en su denominador Th(α0 XL) que es la corrección, según el sistems, que cuando se emplea el Da II se acusa en su exponente. Se puede observar que los exponentes de algunos números adimensionales varían con el pH. El cuadro 2 indica los valores que toman exponentes y constantes en las correlaciones, en función de la variable química (COH-), para A y B (ver gráfico 1). *Ver cuadro en tesis* Estos resultados, coincidentes con conclusiones de diversos autores (Ellis (2), Furnas, Bellinger (3), Comstock-Dodge (1), etc), muestra dos tendencias contrapuestas, mientras el exponente del DaII marca la influencia de la reactividad química de la solución (predomina para los hidróxidos alcalinos), la potencia del Re (nRe) señala el rol de las resistencias difunsionales en la absorción (tiene su máximo en la absorción física). La influencia de cada mecanismo está dada en función del otro. La representación gráfica de los exponentes de los números adimensionales en función del pH (ver gráfico I) muestra una variación continua de los mismos con la COH-. De verificarse, finalmente, para más sistemas alcalinos lo aquí expuesto (V.G. para las etanolaminas) el pH de una solución daría todos los elementos (K, nRe, nSe, nDaII)para diseñar la columna, con el mismo relleno, en condiciones determinadas. Esto permitiría una considerable reducción en el trabajo experimental necesario para el sistema CO2- soluciones alcalinas, de tanta aplicación en industria. Conclusiones: Se obtuvieron ecuaciones adimensionales, para plantas piloto, en tres sistemas típicos, absorción de CO2 en HONa, HOK, CO3Na2, CO3K2 y H2O, siendo los resultados coincidentes con los de la bibliografía. La correlación de éstos sistemas, para un mismo relleno, permitió generalizar las variacines de los exponentes de los números adimensionales en función del pH del medio, lo que puede reducir el trabajo experimental necesario en el diseño de las torres de absorción de CO2 en soluciones alcalinas. Se comprobó la existencia de un "estado de emulsión" para ciertas condiciones críticas de las corrientes líquidas y gaseosas, y el aumento consiguiente de los coeficientes de tranferencia.Palabras clave – provistas por el repositorio digital
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Disponibilidad
| Institución detectada | Año de publicación | Navegá | Descargá | Solicitá |
|---|---|---|---|---|
| No requiere | 1962 | Biblioteca Digital (FCEN-UBA) (SNRD) |
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Información
Tipo de recurso:
tesis
Idiomas de la publicación
- español castellano
País de edición
Argentina
Fecha de publicación
1962
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