Columnas de Absorción
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1. de la columna permiten registrar la ca da de presi n en la columna usando man metros Estos puntos de muestreo tambi n ofrecen un medio para extraer muestras de gas de la columna MW Columnas de relleno Salida e Distribuci n del relleno 1 Al azar tama o lt 3 pulgadas 2 54 cm lt 1 se usan en laboratorio 2 Ordenados entre 2 y 8 pulgadas a b E dl Cuerpos de relleno t picos a montura Berl b montura Intalox e anillo Raschig di anillo Pall e Caracter sticas de los rellenos de columnas de absorci n Balance de Materia y Energ a 7 de 19 Columnas de Absorci n 1 Qu micamente inerte frente a los fluidos de la torre 2 Resistente mec nicamente sin tener un peso excesivo 3 Tener pasos adecuados para ambas corrientes sin excesiva retenci n de l quido o ca da de presi n 4 Proporcionar un buen contacto entre el l quido y el gas 5 Coste razonable e Materiales Baratos inertes y ligeros Arcilla porcelana pl sticos acero aluminio Unidades de relleno huecas que garantizan la porosidad del lecho y el paso de los fluidos e Objetivo del dise o Conseguir el m ximo de transferencia de componentes con el m nimo consumo de energ a y de tama o de columna es decir con el m nimo coste Dise ar una columna de absorci n gt Calcular la altura de relleno necesaria para lograr la separaci n deseada e Otros par metros de dise o El di metro de la columna Los cauda2. Universidad Nacional del Callao Facultad de Ingenier a Qu mica Escuela Profesional de Ingenier a Qu mica BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA TEMA E Columnas de Absorci n PROFESOR z Ing Jack Zavaleta Ortiz GRUPO HORARIO 02Q INTEGRANTES MILIAN GUTIERREZ DEMIS 022741 D QUISPE CARTAGENA KATHERINE 040784 C RAMIREZ REYES KARLA 044040 1 RAMOS ZANABRIA MARIBEL 044038 D 2007 Columnas de Absorci n INDICE I EVALUACI N DE COLUMNA 1 Par metros hidrodin micos 5 II TIPOS DE COLUMNAS DE ABSORCION 5 1 Columna de absorci n de gas de pared h meda CES 5 e Posibilidades de demostraci n 6 e Experimentos t picos 7 e Descripci n del Equipo 7 e Especificaciones tipo Pliego 7 2 Columna de absorci n de relleno 8 e Distribuci n del relleno 8 e Caracter sticas de los rellenos de columnas de absorci n 9 e Materiales 9 e Objetivo del dise o 9 e Otros par metros de dise o 9 e Datos de dise o que son conocidos normalmente 9 IHI EJEMPLOS DE COLUMNAS DE ABSORCION 11 1 Columna de absorci n de Gas UOP 7 11 e Posibilidades de demostraci n 11 e Descripci n del Equipo 11 e Caracter sticas T cnicas 12 e Especificaciones tipo Pliego 12 2 Columna de Absorci n Gas C d 994600 13 e Generalidades 13 e Composici n 13 e Descripci n 13 e Experimentos realizables 14 3 Esquema de una columna moderna de rectificaci n 14 _ _ _ _z _ zz Balance de Materia y Energ a 2 de 19 Column
3. al acumulador de tope Los gases livianos del acumulador alimentan el Compresor de Gas H medo WGC en el GRP la Nafta Liviana Craqueada alimenta al GRP y tambi n la provee al reflujo de tope del fraccionador Las Naftas Craqueadas Pesadas se extraen de la bandeja 15 una porci n de esta corriente se enfr a contra el alimento de entrada de la unidad VGO para la recirculaci n como un TPA a la bandeja 18 el balance tomado como producto y alimentado al estabilizador de gasolina en el GRP El gas leo liviano craqueado LCGO o a veces llamado petr leo de ciclo liviano es retirado del plato 10 dentro del despojador lateral de vapor Luego del despojado el LCGO es enfriado contra el alimento en el tren de precalentamiento luego el agua es enfriada y dirigida como producto bajante o dentro de la unidad de desulfurizaci n Una corriente retr grada de LCGO circula a trav s del GRP como petr leo esponja para maximizar la recuperaci n de los productos de rango de ebullici n del LPG Una columna media de reflujo MCR es retirada del plato 5 y es utilizada para rehervir la columna estabilizadora de gasolina El MCR es luego enfriado contra el alimento del tren de precalentamiento y devuelto como reflujo al plato 9 del fraccionador Los fondos de la columna del fraccionador referidas como lechada circulan a trav s del tren de intercambiadores de alimento precalentado y de los generadores de vapor para proveer a las columnas de flujos refrescante
4. as de Absorci n IV APLICACIONES DE LA ABSORCION 14 1 Efluentes Gaseosos 15 Absorci n de gases en l quidos V UTILIDAD EN LA ACTUALIDAD DE LAS COLUMNAS DE ABSORCION 16 1 Compa a petrolera CHEVRONTEXACO Refiner a Batangas 17 VI REFERENCIAS 19 no OU _ _ _ ___ e Balance de Materia y Energ a 3 de 19 Columnas de Absorci n En este equipo se permite poner en contacto dos fluidos a contracorriente dentro de una columna de acr lico rellena de anillos rashing donde el componente de inter s de la fase gaseosa se transfiere a la fase l quida En este tambi n se puede observar el proceso de absorci n del gas y posee la capacidad para realizar pr cticas de humidificaci n Para los operadores y dise adores de planta es necesario conocer las caracter sticas del flujo y de la transferencia de masa dentro de la columna Absorci n de gases operaci n de transferencia de materia cuyo objetivo es separar uno o m s componentes el soluto de una fase gaseosa por medio de una fase l quida en la que los componentes a eliminar son solubles los restantes componentes son insolubles Se produce una transferencia de materia entre dos fases inmiscibles A veces un soluto se recupera de un l quido poniendo ste en contacto con un gas inerte Tal operaci n que es inversa de la absorci n recibe el nombre de desorci nde gases desabsorci n o stripping Ejemplo eliminaci n de amon aco a partir de una
5. columna del Deetanizador los gases livianos son removidos por el tope La columna es rehervida con vapor a 150 psig y utiliza una corriente retr grada de gasolina estabilizada y enfriada como reflujo Los gases livianos de tope del Deetanizador entran en la columna Absorbedor de Esponja mientras los fondos fluyen a trav s del alimento del Estabilizador hacia los intercambiadores efluentes de fondo En la columna de Absorci n de esponja del Petr leo los gases livianos contactan la corriente retr grada circulante de LOGO para maximizar la recuperaci n de los componentes de rangos de ebullici n del LPG Los gases livianos que salen del absorbedor de esponja del petr leo son enviados al sistema de depuraci n de gas combustibles para ser tratados m s adelante La columna estabilizadora de gasolina llena al tope con materiales de rango de ebullici n del LPG para producir un componente de mezclas de gasolina de fondos con el requisito de especificaci n RVP el cual es luego enviado a la secci n tratadora Minalk de la unidad La corriente MCR circulante rehierve la columna estabilizadora Los topes de las columnas son condensados dentro del receptor de tope para proporcionar un reflujo a la columna y productos de tope Este producto de tope contiene componentes LPG no saturados y constituye el alimento para la unidad de Polimerizaci n corriente abajo El producto de gasolina estabilizada proveniente de los fondos del estabilizador ingresa a la secc
6. de SO2 de gases de combusti n con disoluciones acuosas de hidr xido de sodio e La eliminaci n de xidos de nitr geno con disoluciones de agentes oxidantes 1 Efluentes Gaseosos Absorci n de gases en l quidos La absorci n de gas en un l quido la cual ocurre durante el proceso de limpieza por frotamiento es una operaci n de unidad de ingenier a qu mica est ndar desarrollada desde el punto de vista t cnico y relativamente bien comprendida Cuando se trabaja con concentraciones comparativamente elevadas de un gas contaminante del orden del 1 o m s es pr ctica frecuente utilizar un sistema de flujo a contracorriente en una unidad tal como una torre de absorci n empaquetada como se muestra en la figura Esto tiene la ventaja de que la concentraci n m s baja del contaminante en el gas se encuentra en contacto con el l quido m s d bil el cual es el l quido absorbente en el que hay menor concentraci n del gas contaminante o quiz l quido absorbente puro si no ha circulado dentro de un sistema cerrado El l quido m s concentrado que se separa de la columna de absorci n entra en contacto con la concentraci n m s elevada del contaminante Entonces el l quido absorbente que se utiliza se puede retirar como desecho o se puede tratar de tal manera que sea posible reciclarlo En muchos casos el contaminante cuando se remueve enjuga del l quido absorbente se puede utilizar como material b sico para procesamiento ulter
7. de caliza para cido sulf rico y muchos otros Los gases colectados en algunos de los ejemplos ya mencionados con frecuencia se enjugan de la fase l quida con vapor o mediante calentamiento directo adem s de que se tratan ahora como un producto m s concentrado mediante un proceso secundario La remoci n de cido sulfh drico a partir de gas natural y productos de refiner a de petr leo y su subsiguiente reducci n a azufre es un ejemplo del uso de limpieza por frotamiento para concentraci n del contaminante antes de su conversi n en una forma m s til o eliminable con mayor facilidad _o AAA AAA E Balance de Materia y Energ a 15 de 19 Columnas de Absorci n V UTILIDAD EN LA ACTUALIDAD DE LAS COLUMNAS DE ABSORCI N COMPA IA PETROLERA CHEVRONTEXACO REFINERIA BATANGAS Descripci n General de la Planta 04 Unidad de Craqueo Catal tico de Fluido y Planta de Recuperaci n de Gas La Unidad de Craqueo Catal tico de Fluido FCCU y la Planta de Recuperaci n de Gas asociado GRP fueron construidas en 1954 como parte de la instalaci n inicial de la refiner a Emplea tecnolog a ESSO Modelo IV con una configuraci n lado a lado de Reactor y Regenerador Numerosas mejoras y modificaciones fueron desarrolladas en estas unidades a trav s de su vida operacional elevando la capacidad nominal actual de 12 000 BPSD de gas leo al vac o En 1973 se a adi un calentador cal rico de residuos de Mon xido de Carbono CO
8. de dos secciones de vidrio de borosilicato de 75mm de di metro unidas por los extremos e instaladas verticalmente en un bastidor de suelo de acero dulce La columna est rellenada de anillos Raschig de 10mm x 10mm tambi n de vidrio que son representativos del tipo de relleno usado para la absorci n de gas El l quido usado en el proceso se almacena en un tanque de alimentaci n rectangular de 50 0 litros y se utiliza una bomba centr fuga para suministrar el l quido a la cabeza de la columna desde donde desciende por el relleno y vuelve al tanque Un medidor de flujo de rea variable instalado en la l nea de recirculaci n da una lectura directa del caudal El gas a absorber es normalmente di xido de carbono y ser a extra do de un cilindro presurizado no suministrado colocado junto a la columna Este gas pasa a trav s de un medidor de flujo de rea variable calibrado y se mezcla con un flujo de aire tambi n de caudal conocido que proviene de un compresor giratorio situado en el bastidor La relaci n de gas a aire de la mezcla que entra en la columna es por tanto conocida y es f cilmente variable La mezcla de gas entra por el fondo de la columna asciende a trav s del lecho denso y se contrae en contracorriente con el l quido que desciende por la columna Unos puntos de muestreo de presi n en la base el centro y la cabeza de la columna permiten registrar la ca da de presi n en la columna usando man metros Estos puntos de mu
9. el Reactor los ciclones aseguran p rdidas m nimas de part culas de catalizador del inventario de circulaci n En el hervidor CO el gas de chimenea se quema suplementariamente con el gas combustible para generar vapor de 600 psig y asegurar una alta eficiencia termal de la unidad El compresor Demag movido por grandes vapores abastece el aire de combusti n al generador Pasado un tiempo dependiendo de las cualidades del stock de carga y la severidad de las operaciones de craqueo el catalizador se llega a desactivar permanentemente Una cantidad peque a de catalizador fresco de alta actividad se agrega en forma continua para sostener la actividad circulante del catalizador y contrarrestar cualquier p rdida de peque as part culas de catalizador las cuales se forman debido al desgaste durante el proceso de circulaci n En la columna fraccionadora principal de 18 platos las reacciones de los hidrocarburos separan en sus componentes seg n los rangos de ebullici n de sus constituyentes La columna fraccionadora tiene un n mero de bombas circulantes o sistemas de reflujo para sofocar enfriar y condensar los vapores sobrecalentados procedentes del reactor El calor tomado de las corrientes de las las bombas circulantes es utilizado para proveer precalentamiento al alimento rehervir las columnas de fraccionamiento GRP y generar vapor Las principales topes del fraccionador son parcialmente condensados en ventiladores de aire de paletas entran
10. estreo tambi n ofrecen un medio para extraer muestras de gas de la columna El contenido en di xido de carbono de las muestras de gas se determina usando un aparato de Hempl Los caudal metros los man metros y el equipo de an lisis de gas van montados en un panel trasero vertical a una altura c moda para la operaci n Caracter sticas T cnicas Capacidad del tanque de alimentaci n 50 0 litros Di metro de la columna 0 075m Volumen del relleno 7 0 litros Altura de la columna de absorci n 1 4m Tipo de relleno Anillos Raschig 10x10mm Capacidad del compresor de aire 0 15m3 min a 0 3bar Capacidad de la bomba de alimentaci n de la columna Intervalo del medidor del flujo de aire 20 180 l min Intervalo del medidor del flujo de gas 1 0 22 0 l min Intervalo del medidor del flujo de agua 1 0 10 0 l min e Especificaciones tipo Pliego Columna de relleno de absorci n de gas en unidad de suelo con una columna de vidrio de 75mm de di metro y 1 4m de longitud La columna contiene 7 litros de anillos Raschig de vidrio de 10 x 10mm y va montada en un bastidor de acero La cabeza el centro y la base de la columna est n provistos de tomas para sensores de presi n y para muestreo de gas Se incluyen dos man metros para medir la presi n Se incluye un aparato de an lisis de gas del tipo Hempl Se incluyen tres caudal metros de rea variable para medir el caudal de gas aire y l quido Un compresor giratorio es u
11. eve a trav s de las boquillas alimentadoras Las boquillas de alimentaci n de dise o patentado utilizan vapor adicional para asegurar buena dispersi n del petr leo dentro del catalizador regenerado caliente que circula fluyendo desde el regenerador catalizador En el elevador las mol culas de petr leo pesado son vaporizadas y craqueadas en contacto con el catalizador a medida que la mezcla fluye r pidamente hacia arriba dentro del reactor El calor de las reacciones de craqueo es endot rmico haciendo que la mezcla se enfr e A medida que las reacciones de craqueo progresan algo de coque es vertido en los poros del catalizador causando que el catalizador se desactive En el reactor los productos del hidrocarburo vaporizados y del catalizador salen del dispositivo de terminaci n del elevador lo cual ayuda a la separaci n de las part culas del catalizador de los vapores Los vapores salen del tope del reactor v a un sistema de ciclones de etapa simple y una l nea de transferencia dentro de la base zona de sofocamiento de la columna del fraccionador principal Los ciclones aseguran una p rdida m nima de las m s peque as part culas de catalizador de los sistemas de catalizador circulantes El catalizador desactivado separado gastado fluye corriente abajo en el reactor hacia la zona de despojamiento Vapor inyectado dentro de la secci n del despojador remueve cualquier hidrocarburo retenido y mantiene las part culas del catalizador en un es
12. i n Minalk para el tratado de los mercaptanos residuales La gasolina es mezclada con c ustico y aire antes de entrar al reactor Minalk Hay dos reactores que fluyen hacia abajo para proveer la capacidad para los catalizadores cambiantes La c ustica utilizada es retirada de los fondos del reactor v a una vasija de recolecci n de control interfase Los gases cidos de tope de los reactores son ventilados y purgados al sistema de mechero incandescente La gasolina tratada luego fluye a trav s del colonizador c ustico para la remoci n de cualquier cantidad de c ustico gastado Las gasolinas tratadas son enviadas para su mezcla y su almacenamiento Para facilitar los altos niveles de producci n de la Nafta una corriente retr grada del producto HCCN del fraccionador principal es desviada de la columna estabilizadora y dirigida v a una torre HCN de Prelavado c ustico a la l nea de alimentaci n del reactor Minalk Los c usticos gastados en el reactor Minalk sistemas de Prelavado y asentamiento son enviados al tratamiento de agua de desperdicio para su desecho zx _z _ _ gt gt gt gt E Balance de Materia y Energ a 18 de 19 Columnas de Absorci n REFERENCIAS e Columna de absorci n de gas UOP7 www tecnoedu com Armfield UOP7 php e Evaluaci n de columna www scielo cl scielo php pid S0718 076420040001000038 script sci_arttext www crodecelaya edu mx ColumnaAbsorcion html e Aplicaci
13. imentos realizables a Balance de masa para sistemas de absorci n b P rdidas de carga en la columna c Eficiencia de la columna d Coeficiente de transferencia de masa gas l quido Leyenda dise o 00 YX ODORAGODN Troncos de columna de llenado Peque o tronco intermedio Cabecera superior de la columna entrada agua Cabecera inferior de la columna entrada gas y descarga V lvula para lavado descarga de la columna V lvula para la regulaci n del eflujo del l quido de la columna V lvula de seguridad Tanque de alimentaci n y recogida del l quido V lvula de flotador AIAAAAAAAAA zz AAA Balance de Materia y Energ a 12 de 19 Columnas de Absorci n 9 Conexi n de la alimentaci n de agua V lvula para la descarga del tanque Filtro Bomba centr fuga de circulaci n V lvula para la regulaci n del caudal del l quido Medidor de flotador del caudal del l quido Man metro a U a mercurio Termoresistencia Puntos de extracci n de muestras Man metro a U a mercurio Medidor de flotador del caudal de aire Medidor de flotador del caudal de gas V lvula de regulaci n del caudal de aire V lvula de regulaci n del caudal de la componente de gas Intercambiador de calor agua aire Compresor volum trico Filtro de aire Regulador de presi n Bombona de gas M dulo de mando Interruptor bomba Interruptor compresor Lecto
14. ior As una operaci n com n en las refiner as de petr leo es la absorci n del cido sulfh drico en una soluci n alcalina su subsiguiente enjugue mediante el uso de vapor y luego su conversi n en azufre Este azufre es el material no elaborado que se usa en la producci n de fertilizante superfosfato _ _ _ gt ___ f Balance de Materia y Energ a 14 de 19 Columnas de Absorci n Los contaminantes del aire que se encuentran presentes a concentraciones muy bajas se limpian con frecuencia por fricci n en un sistema de corriente coordinada donde el gas sigue la misma direcci n que el l quido limpiador El tama o del depurador de gases y su efectividad relativa son una funci n de una cantidad de par metros la superficie de exposici n del l quido absorbente la temperatura el tiempo disponible y la fuerza de conducci n que lleva a las mol culas del gas contaminante hacia la superficie del l quido y afecta su absorci n Esto depende de la naturaleza qu mica y la interacci n del gas contaminante con el l quido Si el gas se absorbe con facilidad por ejemplo amon aco en agua se tiene una gran fuerza de conducci n y el sistema requerido puede ser relativamente m s peque o que si se trata de un sistema de absorci n dif cil tal como di xido de azufre en agua La opci n normal para la limpieza de SO2 por frotamiento no ser a agua sino una soluci n alcalina tal como amon aco en el cual el SO2 es muy solub
15. le La fuerza de conducci n tambi n es una funci n de la concentraci n del gas contaminante en la corriente de gas y en la superficie l quida y se reduce conforme el l quido se aproxima a la saturaci n con el gas La superficie de exposici n a trav s de la cual un gas se absorbe es una funci n del tama o de la gota del l quido en un depurador de gases de tipo roc o o de las dimensiones y tipo de empaquetamiento en una torre empaquetada as como tambi n de la cantidad de l quido por unidad de volumen de gas que se utiliza y de las dimensiones f sicas del sistema El c lculo del tama o de una torre de absorci n para efectuar un grado de purificaci n de gas espec fico es un c lculo de ingenier a mec nica est ndar Sin embargo se deber a destacar que el logro obtenido es una funci n compleja del dise o y del control de operaci n y que el dise o final es una funci n de la experiencia as como tambi n de la teor a En general los contaminantes gaseosos presentes a concentraciones moderadas menos de cerca del 0 1 en volumen se manejan con efectividad mediante depuradores l quidos de gases siempre y cuando se encuentre disponible un l quido absorbente adecuado Los l quidos limpiadores para depuradores de gases incluyen agua para amon aco y cido clorh drico en forma de gas cido sulf rico para amon aco soluciones de metil y etilamina para cido sulfh drico soluciones de sulfito de sodio y pastas aguadas
16. les de las dos fases El tipo de relleno e Datos de dise o que son conocidos normalmente Condiciones de operaci n de la columna P y T Composici n de las corrientes de entrada Composici n del gas a la salida fin perseguido Circulaci n en contracorriente E lt lt lt lt A Balance de Materia y Energ a 8 de 19 Columnas de Absorci n Punto de vista macrosc pica NPT AEPT Punto de vista microsc pico AUT NUT Ye Balance de materia soluto A a Y HLgX2 62 Y3 Lg Xy IIL EJEMPLOS DE COLUMNAS DE ABSORCI N 1 Columna de absorci n de gas UOP7 La Columna de absorci n de gas de Armfield ha sido dise ada para demostrar los principios de la absorci n de gas y para proporcionar formaci n pr ctica en la operaci n de plantas de absorci n de gas e Posibilidades de demostraci n Estudio de los principios b sicos de absorci n de un gas en un l quido usando una columna de relleno _ _ _ _ __ AAA AAA Balance de Materia y Energ a 9 de 19 Columnas de Absorci n Demostraci n de m todos de an lisis cuantitativo de gas y l quido Producci n de balances de masa para una columna de absorci n de relleno Determinaci n del coeficiente de transferencia de masa Estudio de las caracter sticas hidrodin micas de una columna de relleno Determinaci n de puntos de carga y de inundaci n e Descripci n del Equipo La columna de absorci n de relleno est construida
17. mezcla de amon aco y aire por medio de agua l quida Posteriormente se recupera el soluto del l quido por destilaci n u otra t cnica y el l quido absorbente se puede desechar o reutilizar A AAA Balance de Materia y Energ a 4 de 19 Columnas de Absorci n L EVALUACI N DE COLUMNA La evaluaci n de una columna de absorci n como la de cualquier columna industrial involucra la determinaci n de tres caracter sticas fundamentales capacidad eficiencia y costo La mayor capacidad se refiere a los flujos posibles en la columna l quido gaseoso o de ambos La capacidad se mide con base al par metro hidrodin mico de la columna La eficiencia se mide cuando se logre transferir mayor cantidad de masa permitida por el sistema por altura empacada de la columna o cuando la misma cantidad de masa se transfiere con menor altura empacada La eficiencia de una columna se mide con base en los par metros operacionales de transferencia de masa altura equivalente por plato te rico El costo de un proceso de separaci n o de purificaci n depende directamente de la relaci n entre la concentraci n inicial y la final de las sustancias a transferir Los costos ser n un reflejo de la capacidad y eficiencia de la columna de separaci n 1 Par metros hidrodin micos El an lisis hidrodin mico se realiza explorando las diferentes zonas de operaci n estable o precarga turbulencia o carga e inundaci n con el fi
18. n de evaluar la capacidad de la columna La hidrodin mica de cada empaque se obtiene determinando la ca da de presi n AP que se presenta en la columna debido al paso del gas a trav s del lecho empacado tanto en seco flujo l quido cero como cuando participa el flujo l quido La retenci n l quida total h os la suma de los elementos est tico y din mico La retenci n est tica es la cantidad de l quido retenido por el empaque a cero flujos gaseoso y l quido La din mica es la cantidad adicional de l quido retenido por el empaque cuando los flujos gaseoso y l quido se alimentan a la columna Billet 1995 Stichlmair et al 1989 II TIPOS DE COLUMNAS DE ABSORCION 1 Columna de absorci n de gas de pared h meda CES Las columnas de pared h meda pueden utilizarse para determinar coeficientes de transferencia de masa gas l quido esencial a la hora de calcular el dise o de las torres de absorci n Dichos coeficientes forman la base de las correlaciones usadas para desarrollar torres de relleno El CES examina la absorci n en agua desoxigenada preparada por aspersi n de nitr geno de ox geno del aire Este es un ejemplo de absorci n controlada por pel cula l quida Puede determinarse el coeficiente de transferencia de masa de pel cula l quida para diversos caudales m sicos de agua e Posibilidades de demostraci n 1 C lculo de coeficientes de transferencia de masa de pel cula l quida 2 Variaci n de coeficien
19. nillos RASCHIG Y 8 mm flujometro agua caudal max 800 It h flujometro aire caudal max 5000 NIt h flujometro gas caudal max 2000 NIt h tanque de capacidad 50 litros n 2 man metros en U n 4 puntos de extracci n de muestras para an lisis n 4 termopares conectados al display digital n 3 puntos de medida de presi n bomba de alimentaci n compresor volumetrico soporte en material anticorrosi n o a SS ITQOIVOLO n lt e Descripci n zzz E Balance de Materia y Energ a 11 de 19 Columnas de Absorci n La unidad IC131D est constituida fundamentalmente por una columna de llenado con anillos Raschig cargados a granel El agua entra por la extremidad superior de la columna empujada por una electrobomba centr fuga que aspira desde un tanque de almacenaje La l nea del gas est conectada a la parte inferior de la columna y puede ser alimentada por un compresor de aire por una bombona de gas o bien por una mezcla gas aire Sobre las l neas l quido y gas est n insertados tres fluj metros para poder medir el caudal del fluido mientras que en la columna est n predispuestas tomas de presi n termopares y tomas de muestras que permiten tener bajo control la evoluci n del proceso Sobre la estructura met lica que soporta el conjunto de aparatos est fijado el m dulo de mando que prev tambi n un indicador digital de temperatura conectado a los termopares de la columna Exper
20. ones en el Per http www hytech com ar petroquimica htm e Columnas de relleno http www4 ujaen es ecastro psiaY 20tema4 20para 20publicar pdf __ __ _ _ _ _ E Balance de Materia y Energ a 19 de 19
21. para mejorar la eficiencia de energ a de la unidad Los sistemas del Reactor fueron modificados significativamente en 1993 y actualmente utiliza ciclones de una sola etapa Un dispositivo adicional del catalizador autom tico fue instalado en 2001 para intensificar el rendimiento general de las mejoras En una restauraci n de 1994 se agregaron a la GRP un nuevo estabilizador y una unidad de tratamiento Minalk Otros equipos han sido modificados mejorados o remplazados a trav s de los a os y la unidad luce estar en una buena condici n mec nica El gas leo al vac o bruto VGO es llevado como alimento caliente directamente desde la unidad al Vac o o como alimento fr o desde el dep sito El VGO es presurizado dentro de la unidad por las bombas de carga y es precalentado en el tren intercambiador de calor del alimento contra la Bomba Recirculante Superior TPA gas leo craqueado liviano LOGO Reflujo de la Columna Media MCR y las corrientes lechosas que circulan por los fondos del Fraccionador Principal El alimento precalentado es luego vertido dentro de la base del elevador v a las boquillas de inyecci n del alimento La temperatura del alimento que entra al elevador es controlada por by passes del intercambiador lo cual impacta el caudal de circulaci n del catalizador necesario para sostener las reacciones de craqueo y mantener el balance de calor en la unidad El alimento del VGO calentado entra a la base del elevador de contacto br
22. r digital temperaturas No se suministra por el hecho de ser parte integrante de la bombona y del tipo de gas contenido en la misma 4 No se suministra por las normas vigentes sobre el transporte del gas envasado 3 Alimentaci n 9 Control de nivel Velocidad fija Esquema de una columna moderna de rectificaci n Aqua de Liquido enfriamiento Tanque de reflujo Producto destilado FO Control de flujo F0 Control de presi n 19 Control de temperatura Rehervidor Producto p gt Condensado de fondos Y Platos con campanas de burbujeo con flujo cruzado para el contacto entre dos fases El gas fluye en el sentido que indican las flechas delgadas El l quido fluye como lo indican las flechas gruesas Las campanas de burbujeo dispersan el gas en el l quido Balance de Materia y Energ a 13 de 19 Columnas de Absorci n A Flujo de gas IV APLICACIONES DE LA ABSORCI N e Recuperar productos de corrientes gaseosas con fines de producci n e M todo de control de emisiones de contaminantes a la atm sfera reteniendo las sustancias contaminantes compuestos de azufre clorados y fluorados es decir en efluentes gaseosos e La recuperaci n de gases cidos como H2S mercaptanos y CO2 con disoluciones de aminas e Producci n industrial de disoluciones cidas o b sicas en agua cidos clorh drico sulf rico y n trico o hidr xido am nico e Eliminaci n
23. s Una corriente retr grada de este petr leo residual pesado no convertido es removido como producto por medio de la caja de enfriadores y enviado al tanque o a la mezcla de petr leo combustible El GRP recibe los gases de tope livianos los productos nafta liviana y pesada provienen del fraccionador El GRP es un sistema convencional que emplea un WGC de 2 etapas una columna Deetanizadora absorbente de petr leo esponja y un estabilizador de gasolina Los gases livianos de tope del receptor de tope del fraccionador entran a la primera etapa de los compresores de gas h medo y luego son contactados y enfriados con las Naftas Craqueadas Livianas Los l quidos resultantes son separados y bombeados hacia el sistema de alimentaci n del Deetanizador Los gases livianos no condensados son comprimidos m s adelante en la 2 e _ _ _ _ _ _ __ aeeeeoeme IOO Balance de Materia y Energ a 17 de 19 Columnas de Absorci n etapa de los compresores de gas h medo mezclados con l quidos descargados de la primera etapa y luego enfriados antes de ingresar al tambor en la ola de carga del Deetanizador La unidad emplea cuatro m quinas WGC impulsadas por motores a gas operando en paralelo para este servicio Los l quidos del Tambor Destello del Detanizador son bombeados dentro de la columna mientras los gases ingresan tambi n a la columna Deetanizadora o son recicladas a la entrada del WGC para controlar la presi n En la
24. tado de fluidez El balance de presi n del Reactor y Regenerador es controlado por la presi n de operaci n del Fraccionador Principal y la v lvula de deslizamiento de gas del Regenerador Las v lvulas deslizantes del catalizador est n localizadas en la l nea del catalizador Gastado desde la base del despojador del Reactor hasta el Regenerador y tambi n en la l nea del catalizador Regenerado que fluye a la base del elevador Estas v lvulas deslizantes se usan para controlar las tasas de circulaci n del catalizador la severidad del craqueado y para mantener a la unidad en balance cal rico _ A _ _ _ _u Balance de Materia y Energ a 16 de 19 Columnas de Absorci n En el Regenerador el catalizador Gastado es expuesto al aire para quemar el carb n que ha sido generado durante las reacciones de craqueo El calor de combusti n de este coque recalienta el catalizador y as provee de energ a para el proceso craqueado endot rmico El catalizador regenerado fluye dentro del tubo levantado del Catalizador donde es recirculado a la base del elevador bajo control de presi n v a la v lvula deslizante del catalizador Regenerado Las inyecciones de aire dentro del Regenerador mantienen la fluidez del catalizador El Regenerador es una unidad de combusti n incompleta y el gas de chimenea que contiene un poco de carb n sale del recipiente v a sistema cicl nico de 2 etapas hacia el caldero CO de calor de desecho As como en
25. te con el caudal m sico 3 Variaci n del caudal de ox geno para determinar la relaci n de ley de potencia e Experimentos t picos El sistema elegido para el experimento es la absorci n de ox geno en agua libre de ox geno En este sistema la solubilidad y la entalp a de soluci n son peque as y al saturar el aire de entrada con agua se eliminan los efectos de humidificaci n De esta forma es posible mantener condiciones razonablemente isot rmicas en toda la columna El procedimiento experimental permite calcular una relaci n de ley de potencia y la comparaci n de sta con las relaciones publicadas tales como para diversos caudales de ox geno en forma de aire es posible determinar una ley de potencia y compararla con los valores publicados xr oO OUO UUU Balance de Materia y Energ a 5de 19 Columnas de Absorci n Para trazar el gr fico los estudiantes deben calcular coeficientes de diferencia de concentraci n media logar tmica de flujo m sico y de transferencia de masa Tambi n puede realizarse un an lisis de errores completo e Descripci n del Equipo Los componentes del sistema est n montados en un bastidor de suelo de acero pintado La columna de pared mojada es una columna de vidrio con secciones de entrada y salida de agua y est montada sobre cardanes con el fin de asegurar su verticalidad La columna de desoxigenaci n tiene un tama o global similar al de la columna de pared mojada y est sit
26. tilizado para bombear aire a la columna _x_ _ _ ___ __ e 1 Balance de Materia y Energ a 10 de 19 Columnas de Absorci n Una bomba centr fuga circula el agua disolvente desde un tanque de alimentaci n de 50 litros de capacidad Se suministra un completo manual de instrucciones que detalla los procedimientos necesarios de instalaci n puesta en marcha y mantenimiento El manual de instrucciones tambi n incluye protocolos detallados para experimentos para el estudio de Los principios de la absorci n de gas en un l quido usando una columna de relleno M todos de an lisis cuantitativo de gas y l quido Balance de masas en una columna de absorci n de relleno Determinaci n del coeficiente de transferencia de masa Caracter sticas hidrodin micas de una columna de relleno Determinaci n de puntos de carga y de inundaci n 2 Columna de Absorci n Gas C d 994600 e Generalidades Uno de los procesos fundamentales en la qu mica industrial es la absorci n que consiste en disolver gases en un l quido Esta operaci n permite tanto separar uno o m s componentes de una mezcla gaseosa como producir un l quido con la adici n de un gas en la cantidad deseada La unidad IC 131D permite estudiar estos fen menos mediante una columna de absorci n de llenado que act a en contracorriente e Composici n 2 columna de vidrio borosilicato di metro interno 80 mm longitud 1600 mm llenada con a
27. uada en posici n vertical junto a aqu lla Al lado de las columnas hay una consola de control con caudal metros controles de bomba y analizador de ox geno Entre las columnas hay dos alojamientos especiales que contienen las sondas de an lisis de ox geno que monitorizan el contenido de ox geno en el agua que entra y sale de la columna de absorci n El aparato utiliza como medio de trabajo agua contenida en un tanque de almacenamiento en la parte de atr s de la unidad Las bombas que suministran agua al desoxigenador y la columna de absorci n est n situadas en la base de la unidad Durante la operaci n el agua es aspersada con nitr geno en el desoxigenador antes de entrar por la parte superior de la columna de pared mojada Una bomba de aire integral tipo diafragma bombea aire en la base de la columna El aire asciende por la columna entregando el ox geno al agua El ox geno disuelto en la entrada y la salida puede medirse en r pida sucesi n El agua se drena al tanque de almacenamiento para su reciclaje al desoxigenador e Especificaciones tipo Pliego La unidad se utiliza para experimentos de coeficientes de transferencia de masa de pel cula l quida y variaciones del coeficiente con el caudal m sico En segundo lugar el estudio de la absorci n de ox geno del aire en agua desoxigenada El aparato consta de una columna de pared mojada de vidrio y otra independiente de desoxigenaci n de material acr lico El equipo incl
28. uye un tanque de almacenamiento de agua bombas de alimentaci n 2 analizador de ox geno y bomba de aire 2 Columna de absorci n de relleno La columna de absorci n de relleno est construida est rellenada de anillos Raschig de 10mm x 10mm tambi n de vidrio que son representativos del tipo de relleno usado para la absorci n de gas El l quido usado en el proceso se almacena en un tanque de alimentaci n rectangular de y se utiliza una bomba centr fuga para suministrar el l quido a la cabeza de la columna desde donde desciende por el relleno y vuelve al tanque Un medidor de flujo de rea variable instalado en la l nea de recirculaci n da una lectura directa del caudal _ _ AAA AAA lt Balance de Materia y Energ a 6 de 19 Columnas de Absorci n El gas a absorber es extra do de un cilindro presurizado no suministrado colocado junto a la columna Este gas pasa a trav s de un medidor de flujo de rea variable calibrado y se mezcla con un flujo de aire tambi n de caudal conocido que proviene de un compresor giratorio situado en el bastidor La relaci n de gas a aire de la mezcla que entra en la columna es por tanto conocida y es f cilmente variable La mezcla de gas entra por el fondo de la columna asciende a trav s del lecho denso y se contrae en contracorriente con el l quido que desciende por la columna Unos puntos de muestreo de presi n en la base el centro y la cabeza
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