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ABSORCIÓN DE GASES, BALANCE DE MASA Y COEFICIENTESDE TRANSFERENCIA DE MATERIA

Arroyo Janet (2010…); Cuadrado Jonathan (20072173C); Espinoza Samuel (2011…); E!an"elista

#elly (2007…)

Es$uela de %n"enier&a 'etrou&mi$a *%'+,-%

.pera$iones ,nitarias %% 12 A/% 201

Resumen: En el presente laoratorio se lle!ar4 a $ao la determina$i5n de las $on$entra$iones de C.2 presentes en la$orriente de salida y entrada tanto para la 6ase liuida $omo para la 6ase "aseosa en una torre empa$ada de asor$i5n Esta

$on$entra$i5n se lo"rar4 para la 6ase liuida a tra!s de una titula$i5n $on 8Cl 01- y #.8 01- y para la 6ase "aseosa por medio de los instrumentos de medi$i5n instalados en el euipo de asor$i5n *inalmente $on los datos e9perimentales

otenido se podr4 $orroorar los alan$es de masa $orrespondientes y determinar el $oe6i$iente de trans6eren$ia de materia

"loal de la 6ase liuida (#la) apli$ando las e$ua$iones indi$adas

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1. INTRODUCCIÓN

En la asor$i5n de "ases se asore un "as

$ontenido en una mez$la $on otro "as inerte

mediante un l&uido en el ue el soluto "aseoso es

m4s o menos solule Este pro$eso se utiliza

$uando no es posile la separa$i5n por destila$i5n

 por E: Cuando las presiones de !apor de los$omponentes son muy pare$idas

,tilizamos la

asor$i5n "aseosa a tra!s de un l&uido en el $u4l

uno de los $omponentes sea

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 X =  c

ct −c=

  x

1+ x

 L' = L− Lx= L (1− x )

8a$iendo un alan$e de material re6erido al$omponente a separar en la por$i5n de $olumna dealtura dh el 4rea de la super6i$ie en $onta$to entre

las 6ases se desi"na por dA 'or tanto el soluto

trans6erido por unidad de tiempo en esa por$i5n de

$olumna ser4 -dA (siendo - la densidad de 6lu:o de

soluto trans6erido)

Soluto $edido por el "as V ' (dY −Y −dY )

Soluto "anado por el l&uido  L' ( X +dX − X )

>enemos ue  NdA=−V ' dY =− L' dX 

0. METODO- MATERIALE-

En la $olumna de asor$i5n 23i!u$a14 se utiliz5 lossi"uientes instrumentos de medi$i5n

Erlenmeyer  *enol6tale&na Anaran:ado de

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.,> representa la $on$entra$i5n de C.2 a la salida

de la torre empa$ada y esta se lo"ra otener $on el

euipo medidor de C.2

Ta(a N7 1

8 902;min4

8 Ai$e2;min4

8 CO02;min4

Fase Gaseosa

CO0 IN

2

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5.5.1.1Com#$o(aión 2Com#onente "ue see6#ande4:

 L' ×

c2

c t +V ' × y

1= L' ×

c1

ct +V ' × y

2

En la >ala - ? y - se presentan los !aloresotenidos para la $omproa$i5n de la e$ua$i5n 20

de la "u&a de laoratorio os $4l$ulos inherentes se

en$uentran en el A'E-C%E del presente in6orme

'ara la *enol6tale&na

Ta(a N7 @

L2kmol/min

L´kmol/min

V'=V1kmol/min

ctmol/L

00??B 00??3 0002B ??3G

00GG 00G7 0002B ??3G0127B 01271 0002B ??3G

01BG 01BG2 0002B ??3G

c2mol/L

c1mol/L

y1%

y2%

01B17 00HHH 1B1 132H

01B17 00H33 1B1 12GG

01B17 0023 1B1 12H1

01B17 00217 1B1 12H

'ara el Anaran:ado de

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1 00?7H 00?H1 +00003

1.75 00GG3 00GG +00003

2.3 012GH 012GG +00001

2.7 01?20 01?20 00000

'ara el Anaran:ado de

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Amos !alores se otienen e9perimentalmente

y est4n en por$enta:es lo $ual indi$a ue es una

e9presi5n del par4metro 6ra$$i5n molar Es

de$ir; moles de C.2 entre moles totales

'ara el $4l$ulo de y1 se utiliz5 la si"uiente

e9presi5n

 y1(ent!ada)=

  " C#2

"C #2

+"ai!e

El $audal de aire y el $audal de C.2 son datosestipulados ue se pueden $ontrolar $on los

medidores de 6lu:o instalados en el euipo de

asor$i5n 'or ende; se puede determinar el

!alor y1

'ara y2 se utiliza el instrumento ele$tr5ni$o

Imedidor de C.2 el $ual nos da los

 por$enta:es de C.2 $ontenidos en el 6lu:o

"aseoso despus de haer pasado por la torre de

asor$i5n

e los resultados otenidos en el numeral

33111 tala -M 7 (para la *enol6tale&na) los

!alores otenidos al reemplazar los !alores delas !ariales en la E$ua$i5n 20 de la "u&a de

laoratorio Se oser!a ue tanto el primer 

miemro $omo el se"undo miemro de di$ha

e$ua$i5n son apro9imados solo

di6eren$i4ndose $omo m49imo en 000371 Estadi6eren$ia se pudo dar deido a las

$on$entra$i5n medidas en la 6ase liuida; ya ue

estas son titula$iones realizadas manualmente el

$ual puede $onlle!ar un "rado de ine9a$titud

'or otro lado; tamin la di6eren$ia se pudo dar 

 por perdidas inherentes a los euipos o

instala$iones del euipo de asor$i5n

'ara el $aso de la tala - H (para el Anaran:ado

de

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A/NDICE

BALANCE DE MA-A DE LA COLUMNA DE AB-ORCIÓN

COM/ROBACIÓN 2COM/ONENTE 8UE -E EH/ANDE4:

  3LUO DEL AGUA: 1 L;min

3u)o de Ai$e: ?HB Kmin Densidad de A!ua 0@JC: GG70H O"Km3

3u)o de CO0: G?G Kmin /eso moeua$ de A!ua: 1H O"KOmolTem#e$atu$a: 2? C  Ct=??3G OmolKm3 /$esión: 1 atm  R: 00H20 atmKmol# 

En a ent$ada de ai$e se #uede aua$ a +$aión en %oumen de CO0 de a si!uiente mane$a:

 y1(ent!ada)=

  " C#2

"C #2

+"ai!e=

  9.59

9.59+58.4=0.1409

 y1ent!ada=0.141

Lue!o se o(se$%ó en e e"ui#o medido$ de CO0, a onent$aión de este Ktimo:

 y2salida=0.1328

Cauo de a onent$aión de a!ua en a saida

'ara la 6enol6tale&na

V .C =V '  .C ' 

8$l.C =8.2$l ×0.1  

C 1ent!ada=0.1025  

'ara las otras dos muestras se pro$ede de 6orma similar >amin para el $aso del anaran:ado de

metilo otenindose

8 902;min4

Concentración CO2 (M), faseliuida a la salida

ConFenolftaleín

a

Con Anaranjadode Metilo

1

0.1025 0.0288

0.0888 0.0263

0.075 0.0238

Promedio 0.0888 0.0263

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Cauo de a onent$aión de a!ua a a saida

'ara la 6enol6tale&na

V .C =V '  .C ' 

4.8$l.C =6.8×0.1  

C 2 salida=0.1417  

>amin para el $aso del anaran:ado de metilo otenindose

Vmuest

ra-

V.OH

0 CO0 2M4, +ase i"uida a asaida

3eno+tae'na

Ana$an)ado deMetio

4.80.14166666

70.145833333

Cauando L:

 L=1  L

$in × %agua@25

 Pagua

 Kg

$3

 Kg

 K$&l

=1  L

$in× 997.08

18

'$&l

$3×

  1$3

1000 L=0.055

 '$&l

$in

Cauando L*:

 L' 

=0 .055$&l

$in   ×(1−

0.1417

55.39 )=0.055

$&l

$in

Cauando : 

/a$a e Ai$e

V ai!e=58.4  L

$in×

  P

 () =58.4

  L

$in×

  1

0.082∗103∗(25+273)

at$

 L. at$

 K$&l . K 

=0.0024 $&l

$in

Cauando *:V 

' =0.0024 $&l

$in  × (1−0.141 )=0.0021

 $&l

h

Com#$o(aión:

 L' ×

c2

c t +V '  × y

1= L' ×

c1

ct +V ' × y

2

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11/15

0.055× 0.142

55.39+0.0024×0.141=0.055×

0.089

55.39+0.0024×0.1328

4 .8×10−5≅4.1×10−5

-e om#$ue(a LA ECUACIÓN 0

 

3LUO DEL AGUA: 1.@ L;min , 0.5 L;min, 0. L;min

'ara los dem4s 6lu:os se pro$ede de manera similar otenindose

CO/ F!/OLF0AL!1/Anidades 3 a+ua   1 1.75 2.3 2.74mol5min L   0.055 0.097 0.127 0.150

4mol5min L6   0.055 0.097 0.127 0.1494mol5min V7   0.0024 0.0024 0.0024 0.0024

mol5L c2   0.142 0.142 0.142 0.142mol5L c#   0.089 0.083 0.026 0.022mol5L ct   55.393 55.393 55.393 55.393

8#   0.141 0.141 0.141 0.14182   0.1328 0.1299 0.1281 0.1268

CO/ A/A9A/:A'O '! M!0;LOnidades l5min   1 1.75 2.3 2.74mol5min L   0.055 0.097 0.127 0.1504mol5min L6   0.055 0.097 0.127 0.1494mol5min V7   0.0024 0.0024 0.0024 0.0024

mol5L c2   0.146 0.146 0.146 0.146mol5L c#   0.026 0.022 0.013 0.037mol5L ct   55.393 55.393 55.393 55.393

8#   0.141 0.141 0.141 0.14182   0.1328 0.1299 0.1281 0.1268

Resutados +inaes:3eno+tae'na

8 902;min4

!cuación 2"(#"$%&)

'iferencia

 

rimermiemr

o

*e+undo

miemro

1 B7H B0 000007

1.75 ?HB B? 000013

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12/15

2.3 2 3 000030

2.7 71H 31 00003Ana$an)ado d metio

8 902;min4

!cuación 2" (#"$%&)

'iferencia

 

rimermiemro

*e+undo

miemro

1 BH2 3B3 00001B

1.75 ?G1 3BH 00002B

2.3 71 33 000033

2.7 72G B02 000033

COM/ROBACIÓN 2BALANCE DE MA-A TOTAL4:

  3LUO DEL AGUA: 1 L;min

,sando los datos anteriores se otiene

 L2+V 

1=

  L ' 

1−c1

c t 

+  V ' 

1− y2

0.055+0.0024=  0.055

1−0.089

55.39

+  0.0021

1−0.1328

0.0578≅0.0581

-e om#$ue(a LA ECUACIÓN 0? 2(aane de masa tota4.

  3LUO DEL AGUA: 1.@ L;min , 0.5 L;min, 0. L;min

'ara los dem4s 6lu:os se pro$ede de manera similar otenindose

3eno+tae'na

8 90

2;min4

!cuación 2

'iferencia 

rimermiemr

o

*e+und

omiemro

1 00?7H 00?H1 +00003

1.75 00GG3 00GG +00003

2.3 012GH 012GG +00001

2.7 01?20 01?20 00000Ana$an)ado d metio

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13/15

8 902;min4

!cuación 2

'iferencia

 

rimermiemr

o

*e+undo

miemro

1 00?7H 00?H0 +00002

1.75 00GG3 00GG? +00001

2.3 012GH 012GH 00000

2.7 01?20 01?20 +00001

C>uo de oe+iiente de t$ans+e$enia de mate$ia !o(a a t$a%&s de a +ase '"uida 2L.a42ELL4

A partir de los datos e9perimentales se determina

 K  L .a=   L' 

S . h . c t .   (c2−c1)

(c2−c1 )+(ce2−ce 1). ln((

ce 2−c2)ce 1−c1 )

5nde

El !alor de se puede $al$ular mediante la e9presi5n F 29$t !iene e9presado en OmolKh 2 en m3Kh y $t !iene dado en OmolKm3

$t la $on$entra$i5n molar total de la $orriente l&uida a lo lar"o de la $olumna se ha supuesto$onstante e i"ual a la del a"ua disolu$iones diluidas

c t =1000

18   =55.55 K$&l/$3

S se$$i5n trans!ersal de la $olumna

h altura de la $olumna

$1 $2 O" C.2Km3 de disolu$i5n en la ase y el tope de la $olumna

$e1 $e2 O" C.2Km3 de disolu$i5n en euilirio $on la mez$la "aseosa en la ase y en la $aeza de la

$olumna respe$ti!amente

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 * ( at$ .$3

'g.C#2)=0.2936+0.012581) +9.5924 x10−5∗) 2

'ara >F 2B QC

8F0?1 atm m3

KO" C.2

a ley de 8enry

 %=0.651∗c

A partir de los datos para el e9perimento 1 para la 6ase "aseosa y la si"uiente e$ua$i5n se otiene

 %= yP 'F 1000h'a F0GHatm

/ 2atm4

i i #i 2atm4 ei 2! CO0; m5

40 0017 00173? 0021 010? 0103?3 01?G0

Ahora determinando la $on$entra$i5n de C.2 en la 6ase liuida

V ∗ N  ($uest!a )=V ∗ N ( *Cl)

i 29C

tota4 mN 29C4

2muest$a

4 m

Ni2muest$a

4

0 2 01 31 000B

1 3 01 30 001

i i 2mo CO0;L4i 2!

CO0;m540 000B 02H1

1 001 0BB

Adem4sF133GG #molKhr 

SF RdT2(di4metro $olumna)KB

SF R007?T2KBF 000BB m2

8F 1B m

eemplazando en la e$ua$i5n

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 K  L .a=  L

' 

S . h . c t .

  (c2−c

1)

(c2−c1 )+(ce2−ce 1). ln((ce 2−c2)ce 1−c1 )

 K  L a=

1.3399

0.0044∗1.4∗55.55∗(0.2816−0.44 )

(0.2816−0.44 )+(0.0266−0.1590 )  ln ( 0.0266−0.28160.1590−0.44 )

 K  L a=−0.20708