Ejercicio resuelto Absorción

A una columna de absorción entran 40 [m3/h] de una mezcla gaseosa de composición 39,2% en volumen de amoniaco y 65% en volumen de aire La absorción se verifica en contracorriente con agua que contiene el 2% en peso de amoniaco, a 20°C y 1 atm y se ha de recuperar el 90% del amoniaco contenido en la mezcla gaseosa. Calcular la cantidad de agua necesaria, si la torre opera a un 45% del mínimo. Calcular la concentración de salida de amoniaco

Kg NH3/ 100 Kg Agua

P parcial del NH3 A 20° C

2 12

5 31,7

10 69,9

15 114

20 166

25 227

30 298

Solución:

PM NH3: 17PM H20: 18

Calcularemos las diferentes fracciones molares en el equilibrio en función de los kilogramos de mezcla y sus pesos moleculares. Como ejemplo, tomamos el primero de la tabla.

x=

217

217

+10018

=0,0207

Con la fracción molar calculada, calculamos su relación molar.

X= 0,02071−0,0207

=0,0211

Según la ley de raoult:

y= 12760

=0,0157

Y= 0,01571−0,0157

=0,0160

La tabla queda completa:

Kg NH3/ 100 Kg Agua

P parcial del NH3 A 20° C x y X Y

2 12 0,0207 0,0158 0,0212 0,01605 31,7 0,0503 0,0417 0,0529 0,0435

10 69,9 0,0957 0,0920 0,1059 0,101315 114 0,1371 0,1500 0,1588 0,176520 166 0,1748 0,2184 0,2118 0,279525 227 0,2093 0,2987 0,2647 0,425930 298 0,2411 0,3921 0,3176 0,6450

0.0000 0.0500 0.1000 0.1500 0.2000 0.2500 0.3000 0.35000.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0.6000

0.7000

Y1= 0,392

Y1=0,645

Y2= 0,645*0,1=0,0645

x2=

217

217

+9818

=0,0211

X2=0,0216

X1=0,3176

LsGs

= 0,645−0,06450,3176−0,0216

=1,961

G=1,665 [Kmol/hr]Gs=1,665*(1-0,392) =1,012[Kmol/hr]

Ls=1,665*1,961=1,9853 [Kmol/hr]

Ls (45%)=1,9853*1,45=2,8786 [Kmol/hr] = 51,81 [Kg/hr] de agua

X1(45%)= 2,6141.