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Balance de Materia y Energía. Objetivos. Establecer las diferencias entre absorción y adsorción. Aplicar balances de materia en procesos de absorción. Utilizar diagrama de solubilidad para efectuar balances en cristalización. Balance de Materia sin Reacción Química. Contenido Absorción.
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Establecer las diferencias entre absorción y adsorción. • Aplicar balances de materia en procesos de absorción. • Utilizar diagrama de solubilidad para efectuar balances en cristalización.
Balance de Materia sin Reacción Química Contenido • Absorción. • Cristalización.
Absorción Operación de contacto gas – liquido en la que se dese separar uno o más componentes que se encuentran en la fase gaseosa, al ponerla en contacto con el liquido que va a ser selectivo, a los componentes que se van a separar y el liquido no tiene que ser puro.
Operación mediante la cual se absorben los gases o vapores de sus mezclas por absorbedores líquidos (absorbentes). • Absorbato: es el componente activo que se transfiere al liquido se le llama absorbente o solvente.
Tipos • Física: Se facilita la recuperación del absorbato (desorción). Existen fuerzas de atracción entre el absorbato y el solvente, esta en la mayoría de los casos; es reversible. • Química: Existe reacción química entre el absorbato y el solvente (quimiabsorción)
Características del solvente • Solubilidad: debe ser alta para que se a efectiva la operación y gastar menos solvente. • Volatilidad: baja para que no se nos valla en el gas. • No debe ser corrosivo. • Costo • No toxico y químicamente estable. • Viscosidad baja para que facilite la difusividad del gas.
Aplicaciones • Para las producciones: Diferentes acidos. • Recuperación de solutos valiosos que se encuentran en el gas. • Sanitario: Protección del medio ambiente.
Equipos • Columnas rellenas:+ utilizadas • Columnas de platos
En este proceso el liquido aumenta su concentración tratando de alcanzar el equilibrio y el gas disminuye su concentración para lograr el mismo objetivo. Cuando se alcanza el equilibrio cesa la TM. La ley que rige este proceso es de Rault P* = Po X PA = PoA X X = P*/Po
Balances G2 Y2 L3 X3 G1 Y1 L4 X4
Balance total G1 + L3 = L4 + G2 • Balance parcial: G1Y1 + L3 X3 = L4 X4 + G2Y2
Una columna de absorción de SO2 se diseña para producir una solución acuosa de SO2. Si el agua de entrada contiene 5 % de SO2 y el agua de salida 20 % de SO2, ¿Qué cantidad de solución al 5% se necesitan para obtener 275 kg/h de solución de SO2 al 20%?¿Que cantidad de gases se deben tratar si los gases entrantes contienen 68% en peso de S=2 y los salientes 2.5%?
G2 = ? Y2 = 0.025 L3 = ? X3 = 0.05 G1 = ? Y1 = 0.68 L4 = 275 kg/h X4 = 0.20
Balance total • G1 + L3 = L4 + G2 Balance parcial para el SO2 • G1Y1 + L3 X3 = L4 X4 + G2Y2 Balance de Agua • L3 X3 = L4 X4
Cristalización Operación unitaria por medio de la cual se obtienen sólidos cristalinos a partir de una solución liquida saturada. Para lograr este operación las soluciones liquidas se deben sobresaturar, esto se logra a través de equipos llamados cristalizadores.
La cristalización esta ligada a la solubilidad de las sustancias, esta generalmente aumenta con la temperatura, aunque se dan casos en la que esta disminuye. Los datos sobre solubilidad se presentan en forma de tablas o gráficos.
S es el soluto y D el disolvente. Curva de solubilidad G A J K I Temperatura C M E Concentración del soluto
El área por arriba de la curva AEH representa al liquido insaturado con el soluto S. • El área por debajo de la curva de saturación corresponde a los líquidos saturados de solutos del soluto S y sólidos cristalizados. • El punto E recibe el nombre de entectico y representa la temperatura más baja que puede alcanzar una solución saturada con el soluto.
Debajo de las línea CM se encuentran solamente sólidos. • El área EHM representan mezclas de cristales de soluto S y de aguas madres o sea liquido saturado con S. • ACE representa la región donde se invierte la cristalización, o sea, en ella se presentan cristales del solvente D y aguas madres saturadas de solventes.
Balances de Materia L2 X2 t2 L1 X1 t1 S3 w3 t3 X1: fracción base soluto X2: fracción base soluto w3: fracción base soluto
Balance Total L1= L2 + S3 • Balance de soluto: L1X1 = L2X2 + S3W3 Para obtener las concentraciones X2 y W3 se deberán usar tablas de solubilidad o graficas que representen el equilibrio.
