Clase 2 tema 2

7/23/2019 Clase 2 tema 2

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/01 "2

Proceso de Físico deSeparación

Transferencia deMasa

MezclaGaseosa

SolventeLíquido

C o l u m n a

C o l u m n a

Gas

Liq

Transferenciade compuestos

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- . $

"

Lo,Xo

Gas rico

Plato 1

Plato N

Gas Pobre

Liquidopobre

Liquidorico

VN+1, YN+1

V1, Y1

LN,XN

Columna cilíndrica, o torre

Equipada con una entrada de gas

Una entrada de líquido

Salidas para el gas y el líquido el

tope y el fondo, respectivamente

Masa soportada de cuerpossólidos inertes que recibe el

nombre de relleno de la torre.

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- . $

"

Lo,Xo

Gas rico

Plato 1

Plato N

Gas Pobre

Liquidopobre

Liquidorico

VN+1, YN+1

V1, Y1

LN,XN

Nomenclatura:

Vn+1= moles de gas rico.Yn+1=moles de un compuesto pormol de gas rico. (relación)

V1= moles de gas pobre.

Y1=moles restantes de uncompuesto por mol de gas rico.

Lo= moles de líquido pobre.Xo=moles de un compuesto pormol de líquido pobre.

Ln=moles de líquido rico.Xn= moles restantes de uncompuesto por mol de líquido rico.

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3

"

- . $

La cantidad de material (metano, etano, propano, etc.) absorbida, depende de

los siguientes factores:

- Presión.

- Temperatura.- Relación de flujo del líquido de absorción con respecto al flujo del gas que seesté tratando.

- Composición del gas de admisión.- Características del líquido de absorción.

- La intimidad del contacto del gas y el líquido.

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Gas rico

P T

Gas Pobre

Liquido

pobre

Liquidorico

Mientras más elevada sea la presión, más alta será

la absorción de compuestos pesados y dentro dellíquido de absorción.

Compuestos pesados absorbidos aumentan amedida que baja la temperatura.

Presión y Temperatura

3

"

- . $

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3

"

- . $

Gas rico

Gas Pobre

Liquidopobre

Liquidorico

Cantidad de Líquido de absorción

- La cantidad de material absorbido aumenta amedida que la relación de flujo de líquido de

absorción con respecto al flujo del gas va enaumento.

- La absorción máxima ocurre al más alto régimenal cual se puede bombear el líquido de absorciónen el absorbedor sin recargar (inundar) la torre.

La cantidad de aceite pobre afecta el número de platos teóricos requeridos.

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3

"

- . $

Cantidad de Líquido de absorción

C o l u m n a

C o l u m n a

Liq

Líquido de absorción es un aceite de alto pesomolecular entre 100 y 200.

El aceite de absorción de tipo ideal tiene un punto de

ebullición ligeramente por encima del que tiene elmaterial que está absorbiendo el gas. Esto produce quehalla una baja pérdida de vaporización del líquido deabsorción.

El aceite de absorción se denomina comúnmenteaceite o petróleo pobre.

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3

"

- . $

Gas rico

P T

Gas Pobre

Liquido

pobre

Liquidorico

Composición del gas de admisión

La cantidad de un hidrocarburo que puedeabsorberse obviamente guarda relación con la

cantidad del material presente en la corrientede gas de admisión.

Los hidrocarburos más livianos o con másalta tensión de vapor son más difíciles deabsorber, como son el propano, etano y

metano, tendiendo a permanecer en el gas.

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Gas rico

Gas Pobre

Liquido

pobre

Liquidorico

Intimidad de contacto del gas y el aceite de absorción

Para obtener máxima absorción, el gas y

el aceite deben mezclarse bien entre sí.Para el contacto se utiliza torres de platos.

La mayoría de los absorbedores

contienen entre 7 a 10 platosteóricos (20-30 platos reales)

Baja eficiencia (25 – 40 %)

3

"

- . $

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4 45 65#

- . $

Gas dedespojamiento

Gas recuperadoLiquido

rico

LiquidoPobre de regreso al

absorbedor

El aceite pobre es despojado de los componentes absorbidos del gas enuna columna de despojadora

El despojamiento es lo contrario al de la absorción. Eldespojar consiste en extraer por ebullición o separarlos hidrocarburos absorbidos del aceite original de

absorción. Ello se hace en el mismo tipo de torre queutiliza el absorbedor. Se aplica calor a la parte inferior

de la torre para "extraer por ebullición" los materialesabsorbidos

P T

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6 45

"

- . $

Gas rico

Gas Pobre

Liquidopobre

Liquidorico

Gas dedespojamiento

Gas recuperado

Liquido rico

LiquidoPobre de regreso al

absorbedor

P T

P T

AceiteGlycolAminaSelexol

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Métodos de cálculo

- Método de Kremser y Brown

-Método de Edmister

78 ""

- . $

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Métodos de cálculo


Factor de absorción “A”

y despojamiento “S”promedio

Gas (V)

Liq (L)

L/V es aproximadamente constante

78 ""

- . $

Este método tienen una de las definicionesmás sencillas del “factor de absorción

promedio”

1. +

=

N promedio

o

V K

L

A

A= factor de absorción

Vn+1= moles de gas rico.

Lo= moles de líquido pobre.

K = constante de equilibrio, y/x @ P de la torre y T promedio

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78 ""

- . $

Lo,Xo

Gas rico

Plato 1

Plato N

Gas Pobre

Líquidopobre

Líquido

rico

VN+1, YN+1

V1, Y1

LN,XN

o N

N a

Y Y

Y Y E

−

−=

+

+

1

11

Eficiencia de absorción

Se requiere conocer el% recobro requerido en

un compuesto clave1.

+

=

N promedio

o

V K

L AFactor de absorción “A”

Ea y A se relacionan en la fig. 19-51 GPSA 2004

11

1

−

−=

+

+

N

N

A

A A E a

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% absorción

% Despojamiento

n = e t a p

a s t e ó r i

c a s

n =

Factor A o S

78 ""

- . $

a E

E s


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78 ""

- . $

Lo,Xo

Gas rico

Plato 1

Plato N

Gas Pobre

Líquidopobre

Líquidorico

VN+1, YN+1

V1, Y1

LN,XN

Lo = min. para

7-10 platos teóricos20 – 30 platos reales

Ln = Lo + moles absorbidos

Moles absorbidos= (Yn+1 (%molar)i x Eai)

Moles de gas Pobre = (Yn+1 (%molar)i – Xn)


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Problemas tipo 1a

Lo= conocido

Ea= % recuperación conocido para un

compuesto clave

Caudal de gas =Qgas = Vn+1 conocido

P y Tprom = conocidos

Y n+1 = conocido

Se calcula el número de platos

78 ""

- . $

Lo,Xo

Gas rico

Plato 1

Plato N

Gas Pobre

Líquidopobre

Líquidorico

VN+1, YN+1

V1, Y1

LN,XN

Procedimiento:

Con P y T prom se halla Ki (utilizar método de la prsión de convergencia).

Con Ki se halla A para el compuesto clave

Se halla el número de platos de la gráfica 19.51 del GPSA.

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78 ""


Problemas tipo 1b

Lo= desconocido


compuesto clave

Vn+1 = conocido

P y Tprom = conocidos

Se calcula el número de platos

Lo,Xo

Gas rico

Plato 1

Plato N

Gas Pobre

Líquidopobre

Líquidorico

VN+1, YN+1

V1, Y1

LN,XN

- . $

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-Problemas tipo 1b

Procedimiento:

Con el % de recuperación se corta la línea de y se lee un Amin. Con

Amin se clacula Lo min despejando de la ecuación.

Con Lo min se calcula Lo sabiendo que Lo=1,3 Lo min

Con Lo se calcula A

Con A y Ea del componente clave se halla el numero de etapas de la

grafica 19.51 del GPSA

78 ""

- . $

1

min

min

.+

=

N

o

V K

L A

1.

+

=

N promedio

o

V K L A

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78 ""


Problemas tipo 2

Número de Platos = conocido


compuesto clave

Vn+1 = conocido

P y Tgas = conocidos

Se calcula Lo

Lo,Xo

Gas rico

Plato 1

Plato N

Gas Pobre

Líquidopobre

Líquidorico

VN+1, YN+1

V1, Y1

LN,XN

- . $

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-Problemas tipo 2

Procedimiento:

Con el % de recuperación y el número de platos se halla Ai de la gráfica

19.51 del GPSA

Con Ai se halla Lo despejando de la ecuación

Se calculan los moles absorbidos

Se calculan los moles de líquido rico Ln

Se calculan los moles de gas pobre

78 ""

- . $

1.

+

=

N

iV Ki

Lo A

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- Método de Edmister

Se calcula el factor de adsorción usando la siguiente ecuación.

- . $

78 ""

A= factor de adsorciónn= a condiciones de fondo

1= a condiciones de tope

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- . $

78 65#

Lm+1,Xm+1

Gas de despojamiento(Opcional)

Plato 1

Plato N

Gas Recuperado

LíquidoRico

Líquido Pobre

Vo, Yo

Vm, Ym

L1,X1

1

.

+

=

m

m

L

V K St

Factor de despojamiento “S”

om

ms

X X

X X E

−

−=

+

+

1

11

Eficiencia de despojamiento

11

1

−

−=

+

+

m

m

St

St St E s

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- . $


Problema tipo 1a. Ejemplo:

Un absorbedor que consta de 6 platos

teóricos usa un aceite pobre con una

densidad relativa de 0.825 fluyendo a unatasa de 1136 m3 /d. El peso molecular es de

161. La presión de la torre es de 500 KPa y

la temperatura promedio es de 30°C. La tasa

de flujo de gas es de 488500 std m3 /d.

Estime el % de recobro de cada compuesto y

la composición del gas de residuo.

#5 )

1Total

0,008nC5

0,004iC5

0,017nC4

0,009iC4

0,048C3

0,084C2

0,83C1

y(n+1)iComp

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- . $

#5 )

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- . $

#5 )

1,000815,25234,248849,5001Total0,000170,1376,6596,7960,97991,50270,190,008nC5

0,000330,2723,1263,3980,92011,18960,240,004iC5

0,0097,4387,00314,4420,48490,49230,580,017nC4

0,0064,9462,7007,6460,35310,35690,80,009iC4

0,04334,9705,80640,7760,14240,142820,048C3

0,08468,2773,08171,3580,04320,04336,60,084C2

0,858699,2135,872705,0850,00830,0084340,83C1

Y1V1

(kmol/h)

L absen

kmol/h

V(n+1)ien

Kmol/h

Ea(%recobro)

AKy(n+1)iComp

Resultados

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- . $


Problemas tipo 2. Ejemplo:

Aceite de absorción será utilizadopara recuperar 75% de el propano presente en

una corriente de gas rico de 100 moles. El absorbedor tendrá 6 platos teóricos.

¿Cuál es el flujo de circulación de aceite a ser usado si la temperatura promedio

y la presión del absorbedor son 104°F y 1000 psig? El aceite pobre que entra se

asume completamente despojado de los componentes de gas rico. ¿Cuál será

la composición del gas residual que sale del absorbedor?

#5 $

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- . $

#5 $

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- . $

#5 $

Resultados

- Método de Edmister

Desarrollar el ejemplo 2 usando el método de Edmister

#5 9

1,00086,79413,206100,0001,00Total

0,000000,0000,4000,4001,0008,00000,0370,004C6

0,0000,0280,9721,0000,9721,74120,170,01nC40,0010,0450,4550,5000,9101,40950,210,005iC4

0,0090,8002,4003,2000,7500,80000,370,032C3

0,0342,9921,3084,3000,3040,32890,90,043C2

0,95582,9297,67190,6000,0850,09253,20,906C1

Y1V1L abs enkmol/h

V(n+1)ien

Kmol/h

Ea(%recobr

o)AKy(n+1)iComp

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- . $

-Cálculo de despojador

Agua ácida que contiene 2500 ppm w de sulfuro de hidrógeno será

despojada a 1,5 ppm w. El calor indirecto en el rehervidor es

proporcionando para permitir que 0,75 libras de vapor salgan por el platode tope por cada galón de alimentación. El flujo de alimentación es 10

GPM y el tope de la torre operará a 21 psia. Determine el número de

platos teóricos requeridos.

#5 :

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Proceso de absorción y Despojamiento simple

Gas deentrada

Gaspobre

Aceiterico

P T

P T

Intercambiador aceitepobre- aceite rico

Enfriador

Absorbedor Despojador

- . $

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Procesos de Absorción

Lo,Xo

Gas rico

Plato 1

Plato N

Gas Pobre

Liquidopobre

Liquidorico

VN+1, YN+1

V1, Y1

LN,XN

1.

+

=

N promedio

o

V K

L

A

- . $

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Procesos de Absorción

Lo,Xo

Gas rico

Plato 1

Plato N

Gas Pobre

Liquidopobre

Liquidorico

VN+1, YN+1

V1, Y1

LN,XN

1.

+

=

N promedio

o

V K

L

A

T KSe incrementa “A”,

por lo tanto hay

mayor recuperación

- . $

7/23/2019 Clase 2 tema 2


- . $

7/23/2019 Clase 2 tema 2


Procesos de Absorción Refrigerada

Lo,Xo

Gasrico

Plato 1

Plato N

Gas Pobre

Liquidopobre

Liquidorico

V1, Y1

LN,XN

1.

+

=

N promedio

o

V K

L

A

T KSe incrementa “A”,

por lo tanto hay

mayor recuperación

AbsorciónRefrigerada

Sistema deRefrigeración

- . $

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Absorbedor PresaturadorTanque

de

expansión

Deetanizadora Despojador

- . $

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Gas rico del

sistema derefrigeración


deexpansión


- . $

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Gas rico del


A c e i t e

p o b r

e

Gas pobre


deexpansión


- . $

7/23/2019 Clase 2 tema 2



Gas rico del


A c e i t e

p o b r e

Gas pobre

- . $

Absorbedor Presaturador

Tanque

deexpansión


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Gas rico del


A c e i t e

p o b r e

Gas pobre

Metano

- . $


Tanque

deexpansión


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Gas rico del


A c e i t e

p o b r e

Gas pobre

Metan

o

Etano

- . $


Tanque

deexpansión


7/23/2019 Clase 2 tema 2



Gas rico del


A c e i t e

p o b r e

Gas pobre

AceiteRico

Metano

Etano

- . $


Tanque

deexpansión


7/23/2019 Clase 2 tema 2



Gas rico del


A c e i t e

p o b r e

Gas pobre

AceiteRico

Metano

Etano

- . $


Tanque

deex ansión


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- . $

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