Absorción y Condensadores en la Industria

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Questions and Answers

¿Cuál es la principal función de un condensador de contacto?

Reducir el consumo de agua en el proceso.

Intercambiar calor con líquidos refrigerantes.

Pulverizar refrigerante sobre la corriente gaseosa. (correct)

Absorber contaminantes gaseosos directamente.

Qué ventaja tienen los condensadores de superficie sobre los condensadores de contacto?

Producen entre 10-20 veces más condensado. (correct)

Requieren mayor consumo de agua.

Producen menor cantidad de condensado.

Son más económicos en términos de operación.

En el proceso de absorción de gases, ¿qué componente se transfiere a la fase líquida?

El disolvente.

El inerte I.

El soluto A. (correct)

El refrigerante.

¿Cuál de los siguientes factores NO es crucial para una correcta absorción de gases?

Altas temperaturas en la fase gaseosa. Signup and view all the answers

¿Qué definición se le da a la operación contraria a la absorción?

Desorción. Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las desventajas principales de la absorción de gases?

Puede resultar caro para gases no solubles en agua. Signup and view all the answers

¿Cuál es el propósito de tener grandes áreas superficiales de líquido en la absorción?

Facilitar la dispersión de gases. Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes industrias utiliza la absorción principalmente para tratar gases ácidos?

Cementeras. Signup and view all the answers

Los condensadores de superficie son especialmente ventajosos porque:

Requieren menor consumo de agua. Signup and view all the answers

En la adsorción de contaminantes gaseosos, ¿qué ocurre con el gas contaminante?

Se transfiere a la superficie de un sólido. Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes compuestos es comúnmente tratado en la industria petroquímica?

Óxido de etileno. Signup and view all the answers

¿Cuál es una ventaja potencial de la absorción si el contaminante es un compuesto valioso?

El contaminante se puede recuperar y reutilizar. Signup and view all the answers

¿Cuál de los dos aspectos fundamentales debe considerarse en la transferencia de materia entre fases?

El equilibrio y la velocidad de transferencia Signup and view all the answers

¿Qué determina el tiempo de contacto necesario en los procesos de absorción?

La velocidad de transferencia Signup and view all the answers

¿Qué diseño se centra en conseguir grandes superficies de contacto en la absorción?

Diseño de unidades de absorción Signup and view all the answers

¿Qué impregnación se busca minimizar en el diseño de las unidades de absorción?

Caída de presión del gas Signup and view all the answers

¿Qué tipo de curva es fundamental para determinar el grado máximo de transferencia en la absorción?

Curvas de equilibrio (P,T) Signup and view all the answers

¿Qué aspecto no es considerado en la transferencia de materia entre fases según el contenido?

La naturaleza del contaminante Signup and view all the answers

¿Cómo afecta el área superficial de la interfase L/G en la transferencia de materia?

Es proporcional a la velocidad de transferencia Signup and view all the answers

¿Qué aspecto no se menciona como influyente en el diseño de unidades de absorción?

La complejidad del gas Signup and view all the answers

¿Cuál es el efecto principal de la velocidad de transferencia en un proceso de absorción?

Disminuir el tiempo de contacto Signup and view all the answers

¿Cuál es el factor que NO se considera al determinar el diámetro de la torre de absorción?

Costo del disolvente Signup and view all the answers

¿Qué se utiliza para calcular la altura de la torre de absorción?

La velocidad de inundación Signup and view all the answers

¿Cuál es la correcta relación de la presión parcial de A en la fase gas con la fracción molar de A en la fase líquida y la constante de Henry?

PA = xA · HA Signup and view all the answers

En el diseño de una torre de absorción, ¿cuál es la relación entre Gy y Gyinundación?

Gy se iguala a Gyinundación en condiciones de operación normales Signup and view all the answers

¿Bajo qué condiciones se favorece generalmente la absorción de A en la fase líquida?

Altas presiones y bajas temperaturas Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el agua como disolvente es correcta?

Es relativamente barato y de baja pérdida de carga Signup and view all the answers

¿Qué variable se relaciona directamente con la constante de Henry en el contexto de la absorción?

La presión total del sistema Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes parámetros NO afecta la velocidad másica del gas (Gy) en una torre de absorción?

Tamaño del disolvente Signup and view all the answers

Al aplicar la Ley de Henry, ¿qué sucede con la fracción molar de A si se incrementa la presión parcial de A?

Aumenta la fracción molar de A en la fase líquida Signup and view all the answers

Al diseñar la sección transversal de la torre, ¿qué flujo se debe adoptar?

Flujo de gas inferior al de inundación Signup and view all the answers

¿Cómo se expresa la relación entre las concentraciones de equilibrio en un sistema de eliminación de gases?

A través de gráficos de curvas de equilibrio Signup and view all the answers

¿Qué papel juega el factor de relleno (Fp) en el funcionamiento de una torre de absorción?

Mejora el contacto entre el líquido y el gas Signup and view all the answers

En un sistema sin reacción química, ¿qué representa la fracción molar xA?

La proporción de A disuelto en la fase líquida Signup and view all the answers

El término 'inundación' en el contexto de torres de absorción se refiere a:

El exceso de líquido en el sistema Signup and view all the answers

¿Cuál es la unidad correcta para medir la velocidad másica del líquido (Gx)?

lb/pie2-s Signup and view all the answers

Si PA = yA · PT, ¿qué representa yA en esta ecuación?

La fracción molar en la fase gas Signup and view all the answers

La constante de Henry (HA) se relaciona principalmente con:

La solubilidad de un gas en un líquido Signup and view all the answers

¿Qué factor se considera al calcular la velocidad de inundación en la torre?

Velocidad másica del líquido Signup and view all the answers

En el contexto de la absorción, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?

Altas temperaturas favorecen la absorción. Signup and view all the answers

Study Notes

Control y Tratamiento de la Contaminación Atmosférica

Curso de Grado en Ingeniería Química Industrial, 4º curso.
El tema 6 trata sobre Sistemas de Depuración de Gases (I): Absorción y Adsorción.

Contenido (Tema 6)

Sistemas de depuración de gases. Procesos de condensación.
Absorción de contaminantes gaseosos: Incluye aspectos fundamentales del proceso de absorción.
Diseño de una torre de relleno.
- Necesidades de absorbente.
- Selección del relleno.
- Altura de una torre de relleno.
- Diámetro y caída de presión de una torre de relleno.
Aplicaciones industriales de la absorción de gases.
Adsorción de contaminantes gaseosos: Incluye tipos de adsorbentes.
Equilibrio de adsorción: Isotermas.
Proceso de adsorción: curva de ruptura y regeneración de adsorbentes.
Aplicaciones industriales del procesos de adsorción.
Biofiltración.

Control de Fuentes Fijas

Modificaciones en el proceso de producción: Para impedir o minimizar emisiones.
- Uso de combustibles con menor contenido en azufre, reduciendo SO2.
- Uso de hornos de baja producción de NOx.
Uso de técnicas que ayuden a eliminar la contaminación producida:
- Condensación (también como pretratamiento).
- Absorción.
- Adsorción.
- Tratamiento biológico (Biofiltración).
- Oxidación térmica o catalítica.

Condensación

Se utiliza para eliminar contaminantes con bajas presiones de vapor.
Implica cambio de fase de los componentes volátiles de la mezcla de gases.
Dos opciones:
- Enfriando el gas por debajo del punto de rocío.
- Aumentando la presión sin cambio en la temperatura.
Refrigerantes habituales: Agua o salmueras (requieren temperaturas bajas).
Se basa en condensadores de contacto o de superficie.
- Condensadores de contacto: el refrigerante se pulveriza directamente sobre la corriente gaseosa. Torres de relleno o de spray.
- Condensadores de superficie: son intercambiadores de calor. Requieren menos consumo de agua, produciendo entre 10-20 veces más condensado que los de contacto.

Absorción de Contaminantes Gaseosos

La absorción es una operación básica donde un soluto (A) de una mezcla gaseosa se transfiere a una fase líquida (solvente S).
La operación contraria se denomina desorción.
Se necesita buen contacto entre las fases.
Las superficies de líquido deben ser amplias.
Se requiere equipamiento de absorción.

Diseño de una Torre de Relleno

Selección del absorbente adecuado. Se debe seleccionar un absorbente con elevadas y selectivas solubilidades, baja volatilidad, baja viscosidad, y manejo seguro.
Cálculo de las necesidades de absorbente.
Selección del relleno. Criterios son: alta relación superficie/volumen, flujo de fluidos fácil sin excesiva caída de presión, resistencia química y mecánica, y bajo costo. Se puede utilizar diferentes tipos de relleno como Intalox, Berl, Tellerette, etc.
Cálculo de la altura del relleno en la torre. Considera la velocidad de transferencia y el equilibrio entre las fases gaseosa y líquida.
Cálculo del diámetro de la torre. Depende de la velocidad de inundación, la caída de presión del gas y la pérdida de carga.

Absorción: Cálculo de las necesidades de absorbente

Conocer los datos de equilibrio del sistema.
Determinar la línea de operación.
- Se debe expresar el flujo molar del absorbente y del gas en moles/tiempo.
- Expresar la concentración de soluto en fase líquida y gaseosa.

Diseño de una torre de absorción: Cálculo de la altura

Considerando el balance de materia en la columna de absorción.
Relaciones molares para expresar concentraciones.
Cálculo de fuerza impulsora media logarítmica.

Diseño de una torre de absorción: cálculo del diámetro

Cálculo de la velocidad másica del líquido.
Cálculo de la velocidad másica del gas.
Se deben utilizar gráficos para determinar el punto de inundación.

Aplicaciones Industriales de la Absorción/Adsorción

Absorción: Se da en cementeras (gases ácidos), química (gases ácidos y tóxicos), fertilizantes (NH3, HF, ácidos orgánicos), cristal (gases ácidos), tratamiento de aguas (NH3, H2S), incineración (gases ácidos).
Adsorción: En pinturas (COVs), petroquímica (anhídrido maleico, óxido de etileno, H2S), centrales termales (SO2), papelera (COVs, SH2, NH3), farmacéutica (COVs), alimentaria.

Adsorción de Contaminantes Gaseosos

Adsorción física (fisisorción): Enlaces débiles, poco específicos, reversibles.
Adsorción química (quimisorción): Enlaces fuertes, específicos, irreversibles.

Adsorbentes

Carbón activado: Para COVs, olores, recuperación de disolventes, y tamices moleculares para SOx, NOx, Hg y otros.
Arcillas naturales y activadas, Kieselguhr, dolomía, Bauxita, alúmina, alúmina alcalinizada, Óxidos de hierro, zinc, Carbón de huesos, Carbón vegetal y gel de sílice. Otros adsorbentes.

Biofiltración de Contaminantes Gaseosos

Para la degradación de gases, los microorganismos se adhieren a la superficie de un material sólido.
Condiciones para la aplicación de biofiltros:
- Los constituyentes gaseosos olorosos deben transferirse y adsorberse en el material filtrante.
- Los constituyentes adsorbidos deben ser convertibles por los microorganismos.
- Los productos de la biodegradación no deben interferir con procesos previos.
Material filtrante: turba fibrosa, compost.

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Este cuestionario explora conceptos clave sobre la absorción de gases y el funcionamiento de los condensadores en diferentes industrias. A medida que avances, examinarás tanto la teoría como las aplicaciones prácticas de estos procesos. Perfecto para estudiantes de ingeniería química o tecnología ambiental.

Absorción y Condensadores en la Industria - Tema 6 I

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