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DESORCION Ejercicio

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Ejercicio 4 Desorción

En una columna empacada se separa el CO2 presente en una solución acuosa que contiene
mono-etanolamina (MEA) por medio de un vapor de agua sobrecalentado, por lo que se
ponen en una columna empacada con arreglo en contracorriente, y que trabaja a una
presión de 1.36atm y 115°C. La presión parcial del CO2 a la entrada del vapor es de
30mmHg.
El líquido que se alimenta por el domo tiene una composición de CO2 del 50.25%w, y es un
gasto tal que se pretende recuperar 2125 kg/hCO2. La composición de la fase líquida a la
salida es de 16.1%w.
La relación mol entre los flujos de inertes en la columna es de 2.67 (LS/GS).
Los datos de equilibrio a las condiciones de operación de la columna se pueden considerar
con la siguiente ecuación.

El PM del CO2 es de 44, el del vapor de agua 18 y el de la solución acuosa con MEA de
22.82. La gravedad específica de la solución acuosa a cualquier concentración es de 0.87.
Calcule:
a) Metros cúbicos de mezcla líquida que deben alimentarse.
b) Porcentaje de CO2 transferido.
c) Porcentaje de exceso de vapor de agua con el que se trabaja.
d) Presión parcial del CO2 a la salida del vapor en mmHg.
e) El volumen de vapor alimentado necesario para recuperar 100kg de CO2 a las
condiciones de operación de la columna, en m3/100kg.
f) La fracción peso de la fase gaseosa cuando el líquido tiene una composición de
16.66%n.

YA2=? 𝑥𝐴2 =0.5025

Pop:1.36 atm TA=2125KgA/h

Top=115°C

PA1=30 mmhg 𝑥𝐴1 =0.161


Conversiones de la todas las ralaciones mol

𝑋𝐴2 = 0.5238
𝑋𝐴1 = 0.0995
𝑃𝐴 30𝑚𝑚𝐻𝑔
𝑌𝐴1 = = = 0.02989
𝑃𝑇 − 𝑃𝐴 1033.6𝑚𝑚𝐻𝑔 − 30𝑚𝑚𝐻𝑔
𝐿𝑆 (𝑌2 − 𝑌1 )
= = 2.67 → 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒 𝑌2 = 1.2052
𝐺𝑆 (𝑋2 − 𝑋1 )

Calculo de 𝑳𝟐𝒗

𝐾𝑔𝐴 1𝐾𝑚𝑜𝑙 𝐴 𝑘𝑚𝑜𝑙𝐴


𝑇𝐴 = 2125 ∗ = 48.2955
ℎ 44 𝐾𝑔 𝐴 ℎ
𝑇𝐴 48.2955
𝐿𝑠 = = = 113.824 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
(𝑋𝐴2 − 𝑋𝐴1) 0.5238 − 0.0995

𝐿2 = 𝐿𝑠(1 + 𝑋𝐴2 ) = 113.824 ∗ (1 + 0.5238)173.445 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ

𝑋𝐴2 𝑋𝐴2
𝑃𝑀 = 𝑃𝑀𝐴 ∗ ( 𝑃𝑀𝐴 ) + 𝑃𝑀𝑆 ∗ (1 − 𝑃𝑀𝐴 )
𝑋𝐴2 1 − 𝑋𝐴2 𝑋𝐴2 1 − 𝑋𝐴2
𝑃𝑀𝐴 + 𝑃𝑀𝑆 𝑃𝑀𝐴 + 𝑃𝑀𝑆
0.5025 0.5025
= 44 ∗ ( 44 ) + 22.8 (1 − 44 )
0.5025 1 − 0.5024 0.5025 1 − 0.5025
44 + 22.8 44 + 22.8
= 30.117𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙

𝑃𝑀 30.1017 𝒎𝟑
𝐿2𝑣 = 𝐿2 ∗ = 173.445 ∗ = 𝟔. 𝟎𝟎𝟏𝟏
𝜌𝐿 870 𝒉

𝑻𝑨
Calculo de 𝑳𝑨 %
𝟐

𝐿𝐴2 = 𝐿2 − 𝐿𝑠 = 173.44 − 113.445 = 59.995 𝐾𝑚𝑜𝑙/ℎ


𝑇𝐴 48.2955
= ∗ 100 = 𝟖𝟎. 𝟒𝟗𝟗𝟗%
𝐿𝐴2 59.995

𝑮𝒔
Calculo de (𝑮𝒔𝒎𝒊𝒏 − 𝟏) ∗ 𝟏𝟎𝟎

𝑇𝐴 48.2955
𝐺𝑠 = = = 41.0921 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
(𝑌𝐴2 − 𝑌𝐴1 ) (1.2052 − 0.0299)
2.7472 2.7472
𝐻= = = 2.02𝑥𝐴
𝑃𝑡 1.36
X x y Y
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0500 0.0476 0.0962 0.1064
0.1000 0.0909 0.1836 0.2249
0.1500 0.1304 0.2635 0.3577
0.2000 0.1667 0.3367 0.5075
0.2500 0.2000 0.4040 0.6779
0.3000 0.2308 0.4662 0.8732
0.3500 0.2593 0.5237 1.0995
0.4000 0.2857 0.5771 1.3649
0.4500 0.3103 0.6269 1.6802
0.5000 0.3333 0.6733 2.0612
0.5500 0.3548 0.7168 2.5308
0.6000 0.3750 0.7575 3.1237

𝑌𝑚𝑎𝑥 = 1.77
𝑇𝐴 48.2955
𝐺𝑆𝑚𝑖𝑛 = = = 28.5755
(𝑌𝐴𝑚𝑎𝑥 − 𝑌𝐴1 ) 1.77 − 0.0299
𝐺𝑆 41.0921
( − 1) ∗ 100 = ( − 1) ∗ 100 = 𝟒𝟑. 𝟖𝟏%
𝐺𝑆𝑚𝑖𝑛 28.5755

Calculo de PA2
760𝑚𝑚𝐻𝑔
𝑃𝐴2 = 𝑃𝑇 ∗ 𝑦𝐴2 = 1.36𝑎𝑡𝑚 ∗ ∗ 0.5465 = 𝟓𝟔𝟒. 𝟖𝟔𝟐 𝒎𝒎𝑯𝒈
1 𝑎𝑡𝑚
𝑮𝒊𝒗
Calculo de 𝑻𝑨 ∗ 𝟏𝟎𝟎
𝐺1 = 𝐺𝑠 + 𝐺𝐴 = 𝐺𝑠(1 + 𝑌𝐴1) = 41.0921 ∗ (1 + 0.0299) = 42.3208 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
𝑃 1.36
𝝆𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 = = = 0.04239 𝑘𝑚𝑜𝑙/𝑚3
𝑅𝑇 0.08265 ∗ 388.15
𝐺1 42.3208 𝑚3
𝐺𝑖𝑣 = = = 998.36
𝜌𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 0.04239 ℎ
𝐺𝑖𝑣 998.368 0.4698 𝑚3 𝒎𝟑
= = ∗ 100 = 𝟒𝟔. 𝟗𝟖
𝑇𝐴 2125 𝑘𝑔 𝒌𝒈

Calculo de 𝒚𝒏
𝐿𝑆 𝑌𝑛 − 𝑌1 𝑌𝑛 − 0.0299
= = 2.67 = → 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒 𝑌𝑛 = 0.3080
𝐺𝑠 𝑋𝑛 − 𝑋1 0.1999 − 0.0995
Por lo tanto
𝒚𝒏 = 𝟎. 𝟒𝟐𝟗𝟓

Elaborado por:
RODRIGUEZ HERNANDEZ LUIS FELIPE
TORRES BOKER CESAR

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