Experiencia 3 - Absorción
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IWQ-224 Laboratorio Transferencia de Materia. 1° Semestre 2015 1 Ayudantes Encargados: Tabatha Chávez / [email protected] Felipe González / [email protected] Lucía Preller / [email protected] EXPERIENCIA Nº3: Absorcion Objetivos Determinar Coeficiente de Transferencia de Materia del relleno de la torre de absorción. Operar en forma continua y estable la torre de absorción. Medir todas las variables del proceso, calcular la cantidad de SO2 absorbido, eficiencia de la torre, y luego el Coeficiente de transferencia de materia. Procedimiento 1. Reconozca todas las conexiones necesarias para la operación de la torre basándose en el diagrama adjunto. Denote claramente las corrientes de entrada gaseosa (aire y SO2) y las entradas líquidas (agua), con sus respectivas salidas. 2. Asegúrese que todas las conexiones estén en forma correcta. Reconozca las líneas y la instrumentación. Vea en detalle el sistema de muestreo de las corrientes gaseosas y la forma de calcular la concentración de SO2 detallada en la siguiente sección. 3. Preparar la solución de H2O2. Agregue 100 [mL] de agua oxigenada al 30% en un matraz aforado de 1[L]. Luego afore con agua destilada. 4. Rellene los 4 frascos lavadores, con 200[mL] cada uno, de la solución preparada en el punto anterior. 5. Asegúrese de tener a su disposición todos los elementos de seguridad requeridos, en especial la máscara de absorción y antiparras de seguridad. 6. En la torre de absorción, dar el agua a 6[lpm] asegurándose que esta no se inunde. 7. Dar el aire a 8 [cm H2O]. 8. Encender la bomba de vacío. 9. Dar el SO2 a 20UR. IMPORTANTE: De este paso estará encargado su ayudante. 10. Esperar aproximadamente 1 minuto a que la torre se estabilice. 11. Muestrear las corrientes de entrada y de salida.
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1° Semestre 2015
1 Ayudantes Encargados: Tabatha Chávez / [email protected] Felipe González / [email protected]
Lucía Preller / [email protected]
EXPERIENCIA Nº3: Absorcio n
Objetivos
Determinar Coeficiente de Transferencia de Materia del relleno de la torre de absorción.
Operar en forma continua y estable la torre de absorción. Medir todas las variables del proceso, calcular la cantidad de SO2 absorbido,
eficiencia de la torre, y luego el Coeficiente de transferencia de materia.
Procedimiento 1. Reconozca todas las conexiones necesarias para la operación de la torre
basándose en el diagrama adjunto. Denote claramente las corrientes de entrada gaseosa (aire y SO2) y las entradas líquidas (agua), con sus respectivas salidas.
2. Asegúrese que todas las conexiones estén en forma correcta. Reconozca las líneas y la instrumentación. Vea en detalle el sistema de muestreo de las corrientes gaseosas y la forma de calcular la concentración de SO2 detallada en la siguiente sección.
3. Preparar la solución de H2O2. Agregue 100 [mL] de agua oxigenada al 30% en un matraz aforado de 1[L]. Luego afore con agua destilada.
4. Rellene los 4 frascos lavadores, con 200[mL] cada uno, de la solución preparada en el punto anterior.
5. Asegúrese de tener a su disposición todos los elementos de seguridad requeridos, en especial la máscara de absorción y antiparras de seguridad.
6. En la torre de absorción, dar el agua a 6[lpm] asegurándose que esta no se inunde.
7. Dar el aire a 8 [cm H2O]. 8. Encender la bomba de vacío. 9. Dar el SO2 a 20UR. IMPORTANTE: De este paso estará encargado su
ayudante. 10. Esperar aproximadamente 1 minuto a que la torre se estabilice. 11. Muestrear las corrientes de entrada y de salida.
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Procedimiento toma de muestra
El objetivo de la toma de muestras es la cuantificación de la cantidad de SO2 absorbida
por el equipo, para ello se toman muestras de la corriente de entrada y de salida las
que se hacen pasar por un medidor de caudal.
Previo a este medidor está la instalación de 2 frascos lavadores los cuales contienen
una solución de agua oxigenada y permiten la determinación de la concentración del
gas. En estos frascos burbujea la corriente gaseosa, reaccionando el SO2 con la
solución de H2O2. Por lo que si se realiza una toma de muestras inicial de los frascos
lavadores (extracción de 10 [mL]), veremos la concentración de agua oxigenada inicial
que hay en ellos mediante titulación, y si los analizamos posterior a la absorción
veremos cuánta agua oxigenada hay al final, por lo tanto, esa diferencia representa la
cantidad de agua oxigenada que reacciona estequiométricamente con el SO2 que había
en el flujo muestreado, y al tener relación 1:1, conocemos la cantidad de SO2 que se
absorbió.
Para la medición de la concentración de moles en solución se debe tener en
consideración el volumen de solución inicial presente en los frascos.
Todo esto se lleva a cabo mediante los siguientes pasos:
a) Asegurarse que se encuentran cerradas las válvulas V-1, V-2 y V-3 b) Prender la bomba de vacío para succionar la muestra a través del sistema. c) Abrir simultáneamente las válvulas V-1 y V-2 si se desea muestrear el gas
de entrada. d) Dejar pasar el gas por dos vueltas completas del gasómetro. e) Cerrar las válvulas recién abiertas f) Abrir simultáneamente las válvulas V-1 y V-3 si se desea muestrear el gas
de salida. g) Dejar pasar el gas por dos vueltas completas del gasómetro. h) Cerrar las válvulas recién abiertas i) Realizar análisis de muestra
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Procedimiento análisis de muestra
La titulación del agua oxigenada se realiza con hidróxido de sodio (NaOH) para
determinar la concentración de SO2 que hay en la entrada y la salida. Para esta
experiencia, la concentración de NaOH será de 0,01[M].
Como indicador en la titulación se usa una gota de azul de bromotimol. En el punto de
viraje de la titulación (cambio de color de amarillo a azulado) se cumplirá la siguiente
relación, en la cual solo la concentración de I2 es la incógnita.
CH2O2 · VH2O2 = CNaOH · VNaOH
Pre informe
Preguntas Conceptuales 1. Nombrar 4 usos industriales de las torres de Absorción, explicando
brevemente 2 de ellos.
2. Realizar esquemas de operación de los siguientes tipos de torres de
absorción, indicando en un diagrama como sería su línea de operación, e
indicando claramente las composiciones de entrada y salida de líquido y
gas tanto en el diagrama como el esquema de la torre. Comente las posibles
variaciones de estos esquemas si se trabaja con mezclas concentradas.
a) Torre de absorción Contracorriente.
b) Torre de absorción Cocorriente.
c) Torre de desorción Contracorriente.
d) Torre de desorción Cocorriente.
3. Explicar cómo influyen los efectos térmicos en las variables de operación
de un sistema de absorción. ¿Son un “problema”?. ¿Qué técnicas se pueden
utilizar para controlarlos?.
4. Indicar y explicar de qué factores depende el cálculo de la altura de lecho
empacado y diámetro de una torre de absorción.
5. Obtenga una expresión analítica simplificada para la obtención del número
de etapas de equilibrio para una torre funcionando a contracorriente.
(Considerar que las líneas de operación y de equilibrio son rectas en el
intervalo de análisis)
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Ejercicio 1. La empresa Celulosa Arauco, planta Valdivia desea obtener una corriente
final de 10 [ppm] de cloroformo. La corriente inicial a tratar es de 1100 [
]
de aire que contienen 100 [ppm] de cloroformo a 25 ºC y 2 [atm]. Se opera a
1,6 veces la cantidad mínima. Para la corriente final requerida ¿Cuántas
etapas debe tener el absorbedor? Datos Constante de Henry: 211,2 [atm] PM Cloroformo: 119,38 [
]
PM Aire: 28,9 [
]
Ficha de seguridad Ficha de seguridad se encuentra en la última página de esta guía. Debe entregarse completa junto al pre informe y adicionalmente debe ser llevada a la experiencia. Poner especial énfasis en los riesgos de la manipulación de SO2
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Informe
1. Resumen Ejecutivo En esta sección debe presentar los resultados numéricos más importantes que se
encuentren en el informe, además de una descripción simple y resumida del
procedimiento experimental realizado. Finalmente, presente las conclusiones más
importantes del informe. Escriba el Resumen Ejecutivo con el objetivo que se
entienda el proceso y los resultados. Esto podría ser lo único que lea su jefe.
2. Descripción Fenomenológica Realice una breve descripción del fenómeno observado para cada parte de la
experiencia. Enfóquese en la fenomenología, no en el procedimiento de
laboratorio.
3. Sección Preguntas. a. Determine la eficiencia de absorción de la torre. b. Determine para la operación realizada, el número de unidades de transferencia y
la altura de cada unidad, y explique el significado de sus resultados. c. Determine el coeficiente de transferencia de materia teórico y experimental de la
operación. Calcule el error e indique a que se puede asociar éste. d. Indique de qué manera podría determinar la pérdida de carga de la columna de
manera teórica paso a paso. No lo haga, sólo explique el método. e. ¿Qué factores operacionales influyen en la caída de presión de la torre empacada? f. Qué comentarios puede realizar al respecto de las condiciones de operación
utilizadas en la experiencia (tomando en cuenta inundación, canalización, etc.) ¿Cambiaría algún paso del procedimiento? Fundamente su respuesta.
4. Conclusiones y Recomendaciones. Realice una conclusión para cada parte del laboratorio, utilizando su informe previo y
su trabajo en el laboratorio. Debe reforzar y detallar las conclusiones informadas en el
Resumen Ejecutivo. Detalle la influencia de sus supuestos teóricos sobre el error.
Además escriba cualquier comentario y/o recomendación que tenga sobre la
experiencia.
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5. Bibliografía Informe sobre cualquier fuente a la que haya consultado para la resolución de este
informe.
6. Anexos Agregue cualquier imagen, gráfico, tabla o procedimiento de cálculo que estime
conveniente.
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Anexos
1. Diagrama de la instalación
2. Datos Diámetro de columna, 90[mm]. Altura relleno, 1[m]. Dint tubo aire 3,55 [cm]. Dext tubo aire 4,04 [cm]. Columna 1, anillos Raschig de 10[mm].
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FICHA DE SEGURIDAD
Preguntas que debe contestar el Alumno antes de entrar al Laboratorio (Debe llevarlo listo al laboratorio antes de realizar la experiencia)
Elementos de Seguridad Personales Necesarios
Secuencia del Trabajo en Laboratorio
¿Qué me puede suceder? Identificar los Peligros
¿Qué debo hacer? Control de los Riesgos
RECUERDE LLEVAR IMPRESA SU HOJA DE DATOS Y LA FICHA DE SEGURIDAD AL LABORATORIO
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HOJA DE DATOS TRANSFERENCIA DE MATERIA EXPERIENCIA 2.
Alumno 1
Alumno 2
Bloque
Ayudante
Fecha
Flujo
Gas
Aire
Agua
Gasómetro Vueltas Tiempo Flujo
Entrada 2
Salida 2
*Cada vuelta equivale a 3 [L].
Frasco Volúmen H2O2 [mL]
Volúmen NaOH [mL]
Concentración NaOH[M]
Concentración SO2 [M]
IN 1
2
OUT 3
4
ΔP torre
