Introduccin terica

PRACTICA #1 OBJETIVO Operar una columna de absorcin tamao laboratorio para calcular la velocidad de absorcin de dixido de carbono en agua. Calcular las composiciones de las corrientes de gas y lquido de la columna de absorcin.MATERIALES Cronmetro Mascarillas contra gases Lentes de seguridad 8 matraces erlermeyer de 50ml 4 matraces erlermeyer de 250ml HCl concentrado. NaOH Agua destilada. Fenolftalena Naranja de metilo

PROCEDIMIENTOAntes de proceder a la realizacin de las mediciones, se deben seguir los siguientes pasos para la puesta en marcha del equipo.

1. Lo primero, llene los globos del equipo de anlisis que se encuentra en la parte izquierda del panel (Figura 3.1) con una solucin 1.0M de sosa custica. Ajuste el nivel en los globos hasta que el nivel marque 0; se puede usar la vlvula Cv para regular el nivel.2. Para preparar la solucin 1M de sosa custica es necesario que coloque 8 g de NaOH en 200 ml de agua destilada.3. Posteriormente debe llenar el tanque de suministro hasta los tres cuartos de su capacidad con una solucin 0.2 M de sosa custica.

Figura 3.1 Llenado de los matraces

4. Para preparar esta solucin es necesario que coloque 320 g de sosa custica en 40 litros de agua destilada.5. Verifique que las vlvulas de control de gas C2 y C3 estn cerradas (ver Figura 3.2).6. Empezar a enviar el lquido a travs de la torre, para lo cual es necesario que encienda la bomba de alimentacin de agua (ver Figura 3.2).

Vlvula C3Vlvula C2Interruptor del compresor de aireInterruptor de la bomba de aguaVlvula C4Figura 3.2 Interruptores de la columna

7. Ajuste el flujo de agua que circula por la columna en aproximadamente 6 litros/minuto (ver Figura 3.3) por medio de la vlvula C1.

Medidor de flujo de aguaMedidor de flujo de CO2Medidor de flujo de aireVlvula C2Vlvula C3Vlvula C1Figura 3.3 Rotmetros

8. Encienda el compresor y ajuste la vlvula de control C2 para que el flujo de aire sea de aproximadamente 30 litros/minuto (ver Figura 3.3).9. Abra cuidadosamente la vlvula de regulacin del tanque de dixido de carbono y ajuste la vlvula C3 para obtener un flujo de aproximadamente la mitad del flujo de la corriente de aire (ver Figura 3.4).

Figura 3.4 Vlvula del tanque de CO2

10. Verifique que el lquido en la base de la columna de absorcin permanezca estable, en caso de no ser as, ser necesario que ajuste la vlvula C4, ver Figura 3.2.11. Despus de que la columna haya operado durante 15 minutos de manera estable, es necesario que tome muestras del gas y lquido cada 10 minutos en los puntos de muestreo que se ven en la Figura 3.5

Figura 3.5 Puntos de muestreo de gas

Anlisis de las muestras de gas12. Antes de realizar los muestreos de gas es necesario que purgue las lneas, para esto se debe utilizar el cilindro que se encuentra en la parte superior del panel, se succionan muestras y posteriormente, son expulsadas a la atmsfera por medio de la vlvula de venteo. Note que el volumen del cilindro es de 100 ml. Repita esto hasta que se haya removido todo el gas no representativo de las lneas de muestreo. Ver Figura 3.6 a y b.

Figura 3.6 Purga y descarga a la atmsfera

13. Una vez que los globos han sido aislados y el venteo a la atmsfera ha sido cerrada, seleccione una lnea de muestreo y llene el cilindro jalando el pistn lentamente (Figura 3.6 a).14. Note que el volumen tomado representa el V1, (para este caso el volumen debe de ser aproximadamente de 40 ml).15. Espere aproximadamente 30 segundos para que el gas muestreado llegue a la temperatura del cilindro.16. Ahora se debe verificar que el cilindro quede aislado de la columna y los globos, posteriormente abra la vlvula de venteo y deje el cilindro a presin atmosfrica por 5 segundos.17. Una vez que han pasado los 10 segundos, cierre la vlvula de venteo y conecte el cilindro con los globos. Ntese que el nivel de los globos no debe cambiar, si los niveles cambian debe volver a repetir el paso 14.18. Lentamente empuje el pistn del cilindro para vaciar el contenido de ste dentro de los globos. Posteriormente jale el pistn hasta el volumen original (V1) Ver Figura 3.7a y b.

Figura 3.7 Calculo del V2

19. Lea el volumen (Figura 3.7b), el cual representa el volumen del gas muestreado.20. Llene la Tabla 3.1.Anlisis de las muestras de lquido21. Tome dos muestras de 150 ml, cada una en los puntos de muestreo que se observan en la Figura 3.8 correspondiente a la parte de lquido.

S4

S5Figura 3.8 Puntos de muestreo de lquido

22. Extraiga de la muestra dos porciones de 50 ml y colocarlas en matraces erlermeyer separados.23. En el prime matraz coloque de 3 a 5 gotas de fenolftalena. Posteriormente se debe titular hasta que el color rosa desaparezca. 24. Anote el volumen (T1) consumido de cido.25. Ahora es necesario neutralizar todo el hidrxido y convertir el carbonato de sodio en bicarbonato, para lo cual agregue unas gotas de naranja de metilo en el matraz y continu titulando con la solucin de cido (T2) hasta observar el cambio de color. La diferencia representa la cantidad de cido necesario para neutralizar todo el carbonato.26. En el segundo matraz agregue alrededor de un 10% ms de la cantidad utilizada para neutralizar el carbonato del primer matraz (T2-T1) de la solucin de cloruro de bario y agite bien.27. Adicione 3 gotas de fenolftalena y titule la muestra con la solucin de cido (T3). Note que el volumen de cido adicionado T2 representa el necesario para neutralizar slo el hidrxido de sodio original y T2-T3 representa la diferencia entre el total de cido requerido por el carbonato y el hidrxido.Clculos28. Concentracin de NaOH.

Ecuacin 3.129. Concentracin de NA2CO3.

Ecuacin 3.2

30. Llenar la Tabla 3.2

Tabla 3.1 Anlisis de las muestras de gasFLUJOS DE ENTRADAFLUJOS DE SALIDA

TIEMPO(min)AireF1CO2F2TotalF2+F3Muestramuestra

Yi=(V2/V1)iY0=(V2/V1)0

0

10---

20---

30---

Tabla 3.2 Anlisis de las muestras de lquidoANLISIS DE LAS MUESTRASCO2 Absorbido en S5(g-mol/s)CO2 Absorbido en S4(g-mol/s)

MUESTRAS DEL TANQUE DE ALIMENTACIN (S5)MUESTRA DE LA SALIDA DE LA TORRE (S4)

TIEMPO(min)T1(ml)T2 (ml)T3(ml)CCCNT1(ml)T2(ml)T3(ml)CCCNLi*[(CN)o-( CN)i]OLi*0.5[(CC)i-( CC)o]Li*[(CN)o-( CN)i]OLi*0.5[(CC)i-( CC)o]

0

10

20

30

PREGUNTAS Calcule las fracciones molares de la mezcla de gas en las muestras realizadas a la entrada, centro y salida de la columna de absorcin (utilizar la tabla x). Calcule la cantidad de CO2 absorbido por medio de la titulacin de las muestras. Realice una curva que represente la velocidad de absorcin del CO2 en el agua. Realice una curva que represente el tiempo contra la composicin del gas a la entrada y a la salida de la columna.

Cite las ventajas y desventajas de las torres empacadas vs las de platos.Explique los tipos de empacado que existen y sus principales caractersticas.Explique los criterios para la optimizacin de una columna de absorcin empacada respecto a costos, considerando diversos tipos y tamaos de empacado.Describa las condiciones de carga e inundacin de una columna empacada.Describa otros tipos de equipo en los que se puede llevar a cabo la operacin de absorcin.

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