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PONTIFICIAUNIVERSIDAD CATOLICA DE VALPARAISO
ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICAINVESTIGACION Y PROYECTO II
Diseño columna de absorción de gases
AlumnoJavier Solar B.
TutoresJosé Torres
Luis Vega
Fecha 14 de Julio 2010
Índice
Índice 2
Resumen 3
Procesos de absorción 4
Descripción del trabajo desarrollado 7
Parámetros operacionales de sistemas de absorción 9
Gas asociado a soluto 10
Entalpía vaporización y entalpía reacción 11
Calor Específico (Cp) 12
Ecuación de Antoine (Pv) 13
Presión de Vapor de Agua 14
Viscosidad 15
Diseño de columna de absorción isoterma 17
Diseño de columna de absorción adiabático 19
Elementos internos Columna de Relleno 21
Características hidráulicas y parámetros de rellenos 22
Plato soporte de empaque 23
Distribuidor de vapor 24
Distribuidor de líquido 24
Platos Hold down (Plato de retención) 25
Redistribuidor de líquido 26
Wire Mesh o demister 26
Wall wiper 27
Algoritmos 28
Esquema de Software 32
Problemas de Prueba 35
Anexo 36
Nomenclatura codificación 37
Codificación Software 40
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 2
Resumen
Este informe muestra el trabajo realizado durante todo el semestre en la elaboración del
software de diseño de columna de absorción isotérmica y adiabática. La idea de genera
este programa es la suplir la falencia que presentan los diversos simuladores de procesos
químicos, la cual es no poder diseñar columnas de absorción. Es por ello que se decide
generar un software el cual con solo ingresar datos de alimentación a la columna, éste nos
entregue las dimensiones del equipo (altura, caída de presión, diámetro, dimensiones de
elementos internos de la columna, etc.).
Para llevar a cabo este programa se realizaron diversas tareas como son la de generar una
base de datos de distintos sistemas de absorción, que tuvieran la condición de ser
sistemas de absorción isotérmicos y adiabáticos; plantear los procedimientos generales de
estos tipos de absorción; desarrollar los algoritmos de cálculo de estas columnas; y por
último, codificar la información obtenidas, en Visual Basic, para lograr un programa que
diseñe columnas de absorción.
Con este programa se pretende tener una herramienta útil y rápida para el diseño de
columnas de este tipo como también desarrollar un área poco explorada dentro de esta
Escuela de Ingeniería Química, la cual es generar este tipo de programas específicos de
diseño, los cuales tiene un bajo costo frente a las altas sumas de dinero que se deben
pagar por los simuladores que existen en el mercado.
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 3
Procesos de absorción
En la absorción (también llamada absorción de gases o lavado de gases), una mezcla
gaseosa entra en contacto con un liquido (absorbente o soluto) selectivo que disuelve uno
o más componentes por transferencia de masa desde el gas hacia el liquido [1].
La absorción es uno de los procesos más importantes presentes en la Ingeniería Química y
de variadas aplicaciones comerciales, como se aprecia en la tabla 1.
Tabla 1 - Aplicaciones comerciales de AbsorciónSoluto Absorbente Tipo de absorción
Acetona Agua FísicaAcrilonitrilo Agua FísicaAmoniaco Agua Física
Etanol Agua FísicaFormaldehido Agua Física
Acido Clorhídrico Agua FísicaAcido Fluorhídrico Agua FísicaDióxido de azufre Agua FísicaTrióxido de azufre Agua Físicabenceno y tolueno Aceite hidrocarburo Física
Butadieno Aceite hidrocarburo FísicaButano y propano Aceite hidrocarburo Física
Naftaleno Aceite hidrocarburo FísicaDióxido de carbono Solución NaOH Reacción irreversible
Acido Clorhídrico Solución NaOH Reacción irreversibleAcido Cianhídrico Solución NaOH Reacción irreversibleAcido Fluorhídrico Solución NaOH Reacción irreversibleAcido Sulfhídrico Solución NaOH Reacción irreversible
Cloro Agua Reacción reversibleMonóxido de carbono sales de amonio cuproso Reacción reversible
C02 y H2S MEA o DEA Reacción reversibleCO2 y H2S DEG o TEG Reacción reversible
NOx Agua Reacción reversibleFuente: Albright's Chemical Engineering Handbook [2]
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 4
En la mayoría de los casos, los solutos están contenidos en efluentes gaseosos
provenientes desde reactores químicos. Cada uno de estos sistemas soluto/solvente
presenta un comportamiento distinto, ya sea en condiciones isotérmicas [3] o adiabáticas
[4] que influirán en gran medida en el diseño y programación del equipo. Para el caso
particular de este proyecto se llevara a cabo el diseño del equipo para aquellos procesos
que presentan una absorción física de soluto.
La tarea de simulación la podemos considerar como aquella en la cual proponemos ciertos
valores de entrada al simulador o programa de simulación para obtener ciertos resultados
o valores de salida, tales que estiman el comportamiento del sistema real bajo esas
condiciones [5]. Entre los diversos software que encontramos actualmente en el mercado
podemos mencionar por ejemplo SPEED UP, ASPEN PLUS, PRO II, HYSYM, HYSYS,
CHEMCAD, y otros.
Las limitaciones que presentan éstos software son aquellas propias del diseño de los
equipos debido a que existe la necesidad de fijar variados parámetros operacionales para
obtener resultados.
Esta es la gran diferencia que se desea presentar en este proyecto, debido a que el
desarrollo de este software llevara que se diseñe una columna de absorción y que a la vez
se pueda simular y ver su comportamiento frente a procesos reales de absorción [6].
Tabla 2 - Paquetes actuales de softwareSimulador Características
Chemcad
Paquete de módulos que abarca: Cálculo y diseño de intercambiadores de calor
Simulación de destilaciones dinámicas
Simulación de reactores por lotes
Simulación de destilaciones por lotes
Simulación de redes de tuberías
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 5
Super Pro – Designer
Simulación del proceso
Evaluación económica
Análisis avanzado del rendimiento específico
Programación del proceso
Valoración del impacto ambiental (incluyendo cálculos rigurosos de
la emisión de VOC).
Aspentech
Sistema Avanzado para Ingeniería de Procesos - Advanced System
for Process Engineering (ASPEN).
Desarrollado en los años 1970s por investigadores del MIT
Comercializado desde 1980 por una compañía denominada
AspenTech.
AspenPlus tiene la base de datos más amplia entre los simuladores
de procesos comerciales, e incluye comportamiento de iones y de
electrolitos.
Tiene muchos datos de propiedades a varias temperaturas y
presiones
Hysys 3.2
Adquirido por Aspentech en 2004. Software especializado para la industria
petroquímica.
Las principales ventajas de HYSYS son:
Su facilidad de uso (interfaz amigable)
Base de datos extensa (superada solo por la de Aspen Plus)
Utiliza datos experimentales para sus correlaciones. La mayoría de
los datos son experimentales, aunque algunos son estimados
Las principales desventajas de HYSYS son:
Pocas o nulas aplicaciones de sólidos
Software de optimización limitado (el optimizer no es muy potente)
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 6
Descripción del trabajo desarrollado
Para llevar a cabo el desarrollo del software de diseño de columnas de absorción, se
cumplieron las diversas tareas planteadas a comienzo de semestre, de las cuales se
destaca que:
La recopilación de información de los procesos de absorción, búsqueda en libros e
internet, se desarrolló enfocada a profundizar los conocimientos adquiridos
durante los años de estudio, lo cual se vio reflejada en el estado del arte
presentado a comienzo de semestre.
La definición de los parámetros operacionales de los sistemas de absorción fue una
búsqueda más detallada y profunda en la bibliografía existente. Esta tarea se
enfocó principalmente en encontrar los valores de diversos parámetros físico-
químicos (densidad, peso molecular, calor específico, difusividad, etc.) para
conformar la base de datos necesaria para el software.
El diseño de las columnas isotérmica y adiabática se consideran con el mismo
objetivo, es decir, poder generar los procedimientos generales de desarrollo de
diseño de una columna de absorción isotérmica y adiabática. Cabe mencionar, que
para plantear los procedimientos se utilizó bibliografía adicional a la entregada en
la presentación inicial, la cual es utilizada de esta tarea en adelante como base
para el desarrollo del software, debido a que se utilizan correlaciones actuales
(Kister and Gill (1991)1, Billet and Schultes (1991a)2, para todos los parámetros del
diseño. Esta bibliografía es:
Benitez J.. Principles and Modern Applications of Mass Transfer Operations. Second
Edition. John Wiley & Sons, Inc. New Jersey. USA. 2009. ISBN 978-0-470-18178-2.
1 Kister, H. Z., and D. R. Gill, Chem. Eng. Prog., pag 32 - 42 (1991).2 Billet, R., and M. Schultes, Chem. Eng. Technol., 89 - 95 (1991a).
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 7
En conformidad a las sugerencias planteadas por la comisión, se decide agregar la tarea de la recopilación de información de los elementos internos de una columna de relleno, como una manera de generar un software más completo y no sólo obtener los datos generales de una columna (altura, diámetro y caída de presión), sino obtener las dimensiones completas del equipo.
El planteamiento de los algoritmos de las columnas isotérmicas y adiabáticas fue
una de las tareas que más tiempo tomó para llevarla a cabo considerando el paso a
paso que conlleva realizarlo. Estos algoritmos fueron desarrollados en base a las
tareas antes desarrolladas como los diseños de las columnas y la recopilación de
los parámetros operacionales. Esta tarea es uno de los pilares de este proyecto
tomando en cuenta la complejidad que éste tiene.
Al igual que la tarea anteriormente descrita, la programación, es la base de este
proyecto, considerando que las diversas tareas fueron desarrolladas para
programar las subrutinas y comparar éstas con ejemplos de prueba. Esta
programación fue desarrollada por medio de Visual Basic y variadas funciones
proporcionadas por Microsoft Excel, el cual nos da el resultado. Además de lo
apreciado en esta figura, este software entrega en forma gráfica la curva de
operación, la curva de equilibrio y gráfica del cálculo de la altura para el sistema
que se esté calculando.
Finalmente las últimas tareas iban en relación a la generación de los diversos
informes para las tres presentaciones, los cuales son una forma de apreciar el
avance logrado desde lo que uno se propuso hacer hasta la culminación del
proyecto planteado.
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 8
Parámetros operacionales de sistemas de absorción
Los parámetros físico-químicos que se obtuvieron para plantear la base de datos del
software se aprecian en la tabla 3; y en la tabla 4, los compuestos utilizados para
desarrollar cada sistema, considerando gases y líquidos necesarios.
En los puntos siguientes se detalla cada uno de los parámetros calculados
Tabla 3 – Parámetros base de datosParámetros
Peso Molecular Calor especificoDensidad DifusividadPresión Vapor Temperatura de ebulliciónViscosidad Entalpia de VaporizaciónEntalpía de Formación
Tabla 4 – Compuestos Utilizados en software
CompuestosAgua Propano
Acetona Naftaleno
Acrilonitrilo Kerosene
Amoniaco Sulfolane
Etanol n-Octano
Formaldehido Aire
Acido clorhídrico Dióxido de carbonoFluoruro de Hidrogeno Metanol
Dióxido de azufre Tolueno
Trióxido de azufre ButadienoBenceno Butano
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 9
Gas asociado a soluto
Tabla 5 - Gas asociado a soluto
Soluto Gas asociado Absorbente
Acetona Aire AguaAcrilonitrilo Dióxido de Carbono AguaAmoniaco Aire Agua
Etanol Dióxido de Carbono AguaFormaldehido Metanol Agua
Acido Clorhídrico Aire AguaAcido Fluorhídrico Aire AguaDióxido de azufre Aire AguaTrióxido de azufre Aire Agua
Benceno Aire KeroseneTolueno Aire Kerosene
Butadieno Aire SulfolaneButano Aire n-Octano
Propano Aire n-OctanoNaftaleno Aire n-Octano
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 10
Entalpía vaporización y entalpía reacción
Tabla 6 – Entalpías
Soluto ΔHv KJ/mol ΔHrxn J/mol Acetona -30,2 248200
Acrilonitrilo Amoniaco 23,351 46190
Etanol -38,58 27763Formaldehido 24,48 115900
Acido Clorhídrico
Fluoruro de hidrogeno 48,3 268600
Dióxido de azufre 24,91 296600
Trióxido de azufre 41,8 395180Benceno -30,765 46660Tolueno -33,47 50000
Butadieno Butano -22,305 124700
Propano -18,77 103800Naftaleno -33,47 -
Agua 40,656 -n - Octano 41,5 -
Calor Específico (Cp)
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 11
Cp gases Reklaitis SI(J,K)
Tabla 7 – Cp gasesNombre a b c d e
Agua 3,4047*10^1 9,65064*10^-3 3,29983*10^-5 -2,04467*10^-8 4,30228*10^-12Acetona 2,31317*10^1 1,62824*10^-1 8,01548*10^-5 -1,60497*10^-7 5,81406*10^-11
Acrilonitrilo 1,07482*10^1 2,20682*10^-1 -1,57773*10^-4 4,84219*10^-8 -1,22867*10^-12Amoniaco 2,755*10^1 2,56278*10^-2 9,90042*10^-6 -5,68639*10^-9 0
Etanol 1,76907*10^1 1,49532*10^-1 8,94815*10^-5 -1,97384*10^-7 8,31747*10^-11Formaldehido 3,28011*10^1 -3,78277*10^-3 4,71752*10^-5 -3,60606*10^-8 8,85123*10^-12
Acido Clorhídrico 3.03088*10^1 -7,609*10^-3 1,32608*10^-5 -4,33363*10^-9 0Fluoruro de Hidrogeno
Dióxido de azufre 2,57725*10^1 5,78938*10^-2 -3,80844*10^-5 8,60626*10^-9 0Trióxido de azufre 1,5507*10^1 1,45719*10^-1 -1,13253*10^-4 3,24046*10^-8 0
Benceno 1,85868*10^1 -1,17439*10^-2 1,27514*10^-3 -2,07984*10^-6 1,05329*10^-9Tolueno 3,182*10^1 -1,61654*10^-2 1,44465*10^-3 -2,28948*10^-6 1,13573*10^-9
Butadieno 1,72814*10^1 2,24295*10^-1 -1,89688*10^-5 -1,02998*10^-7 4,44247*10^-11Butano 6,67088*10^1 -1,85523*10^-1 1,52844*10^-3 -2,18792*10^-6 1,04577*10^-9
Propano 4,72659*10^1 -1,31469*10^-1 1,17*10^-3 -1,69695*10^-6 8,1891*10^-10Naftaleno -5,38889*10^1 7,5316*10^-1 -4,33264*10^-4 -5,52149*10^-9 6,75071*10^-11
Dióxido de Carbono 1,90223*10^1 7,96291*10^-2 -7,37067*10^-5 3,74572*10^-8 -8,13304*10^-12metanol 3,44925*10^1 -2,91887*10^-2 2,86844*10^-4 -3,12501*10^-7 1,0983*10^-10
Aire 0,029 KJ/mol*K
Cp liquidos Reklaitis SI(J,K)
Tabla 8 – Cp liquidos
Nombre a b c d
Agua 1,82964*10^1 4,72118*10^-1 -1,33878*10^-3 1,31424*10^-6
n-Octano 3,82405*10^1 1,14275 -2,1303*10^-3 2,39204*10^-6
Sulfolane 178,05 KJ/molK
Ecuación de Antoine (Pv)(SI; KPa, K)
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 12
Tabla 9 – Constantes de Antoine
Nombre A B C
Agua 16,5362 3985,44 -38,9974Acetona 14,7171 2975,95 -34,5228
Acrilonitrilo 14,2095 3033,1 -34,9326Amoniaco 15,494 2363,24 -22,6207
Etanol 16,1952 3423,53 -55,7152Formaldehido 14,3483 2161,33 -31,9756
Acido Clorhídrico 14,7081 1802,24 -9,6678Dióxido de azufre 14,9404 2385 -32,2139Trióxido de azufre 13,8467 1777,66 -125,1972
Benceno 14,1603 2948,78 -44,5633Tolueno 14,2515 3242,38 -47,1806
Butadieno 14,4754 2580,48 -22,2012Butano 13,9836 2292,44 -27,8623
Propano 13,7097 1872,82 -25,1011Naftaleno 13,752 3701,48 -85,8319
Dióxido de Carbono 15,3768 1956,25 -2,1117metanol 16,4948 3593.39 -35,2249
Presión de Vapor de Agua
Tabla 10 - Presión de Vapor de Agua
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 13
T(ºC) P vapor (mm Hg) T(ºC) P vapor (mm Hg)0 4,579 21 10,651 4,926 22 19,8272 5,294 23 21,0683 5,685 24 22,3774 6,101 25 23,7565 6,543 26 25,2096 7,013 27 26,7397 7,513 28 28,3498 8,045 29 30,0439 8,609 30 31,824
10 9,209 31 33,69511 9,844 32 35,66312 10,518 33 37,72913 11,231 34 39,89814 11,987 35 42,17515 12,788 36 44,56316 13,634 37 47,06717 14,53 38 49,69218 15,477 39 52,44219 16,477 40 55,32420 17,535
Donde la presión parcial del aire seco es:
Viscosidad
Tabla 11 - Vapor (Pa*s)
compuesto C1 C2 C3 C4
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 14
Acetona 3,1005*10^-8 0,9762 23,139Acrilonitrilo 4,302*10^-8 0.9114 54,3Amoniaco 4,1855*10^-8 0,9806 30,8
Etanol 1,0613*10^-7 0,8066 52,7Formaldehido 4,758*10^-7 0,6405 161,7
Acido clorhídrico 4,924*10^-7 0,6702 157,7Fluoruro de hidrogeno 4,5101*10^-14 3,0005 -521,83 76,111
Dióxido de azufre 6,863*10^-7 0,6112 217Trióxido de azufre 3,9067*10^-6 0,3845 470,1
benceno 3,134*10^-8 0,9676 7,9Tolueno 8,7268*10^-7 0,49397 323,79
1,2-Butadieno 6,0259*10^-8 0,5309 199,64Butano 3,4387*10^-8 0,94604
Propano 4,9054*10^-8 0,90125Naftaleno 6,4318*10^-7 0,5389 400,16
Dióxido de carbono 2,148*10^-6 0,46 290Aire 1,425*10^-6 0,5039 108,3
Metanol 3,0663*10^-7 0,69655 205
Donde
= viscosidad en Pa.s
T = temperatura K
Tabla 12 - liquido (Pa*s)
compuesto C1 C2 C3 C4 C5Agua -52,843 3703,6 5,866 -5,879*10^-29 10
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 15
Donde = viscosidad en Pa.s
T = temperatura K
Kerosene 20ºC60ºC
0,00240,0011
Pa.sPa.s
Diseño de columna de absorción isoterma
1. Tomar datos de la mezcla gaseosa alimentada
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 16
1. Conocer mezcla de gases
2. Composición del gas
3. Flujo y temperatura de gas alimentado
4. Determinar el porcentaje de recuperación que se espera
2. Escoger absorbente
1. Según mezcla de gases, escoger absorbente desde base de datos
2. Leer temperatura absorbente
3. Tomar decisión de columna isotérmica o adiabática
1. Calcular diferencia de temperatura entre mezcla gaseosa y liquido absorbente
4. Selección de datos físico-químicos
1. Leer datos físico químicos de mezcla gaseosa
2. Leer datos físico químicos de absorbente
5. Estimación de datos operacionales
1. Determinar fracciones molares libres de soluto
2. Curva de equilibrio X-Y
3. Elección de línea de operación
1. Calcular (L/G) mínimo
2. Calcular (L/G) operación
6. Balance de Masa
1. Con punto 5.3.2 calcular flujo de absorbente necesario
7. Calculo Diámetro Columna y Caída de Presión
1. Determinar parámetro gráfica de Eckert (abscica)
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 17
2. Utilizar correlación curva inundación (obtener Y)
3. Determinar caída de presión lecho seco
4. Determinar caída de presión lecho irrigado y hold up de liquido
5. Realizar tanteos con puntos anteriores considerando el factor de relleno hasta
que ΔP entre comprendido en el rango de 200 a 600 Pa/m.
8. Calculo Altura de la columna
1. Ver que fase controla la absorción
2. Determinar NTU y HTU
3. Calcular altura de columna
9. Elementos Internos columna relleno
1. Plato soporte de empaque
2. Platos Hold down (Plato de retención)
3. Distribuidor de líquido y vapor
4. Redistribuidor de líquidoError: Reference source not found
5. Wall wiper
10. Entregar resultados
Diseño de columna de absorción adiabático
1. Tomar datos de la mezcla gaseosa alimentada
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 18
1. Conocer mezcla de gases
2. Composición del gas
3. Flujo y temperatura de gas alimentado
4. Determinar el porcentaje de recuperación que se espera
2. Escoger absorbente
1. Según mezcla de gases, escoger absorbente desde base de datos
2. Leer temperatura absorbente
3. Tomar decisión de columna isotérmica o adiabática
1. Calcular diferencia de temperatura entre mezcla gaseosa y liquido absorbente
4. Selección de datos físico-químicos
1. Leer datos físico químicos de mezcla gaseosa
2. Leer datos físico químicos de absorbente
5. Plantear balance de energía para curva de equilibrio
1. Determinar fracciones molares libres de soluto
2. Conocer efectos caloríficos en la absorción
1. Calor sensible en gas
2. Calor latente de vaporización
3. Calor sensible del líquido
3. Tantear temperatura salida de liquido
1. Generar curvas de equilibrio distinta temperatura
2. Generar curva de seudo-equilibrio
4. Elección de línea de operación
1. Calcular (L/G) mínimo
2. Calcular (L/G) operación
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 19
6. Balance de Masa
1. Con punto 5.3.2 calcular flujo de absorbente necesario
7. Calculo Diámetro Columna y Caída de Presión
1. Determinar parámetro gráfica de Eckert (abscica)
2. Utilizar correlación curva inundación (obtener Y)
3. Determinar caída de presión lecho seco
4. Determinar caída de presión lecho irrigado y hold up de liquido
5. Realizar tanteos con puntos anteriores considerando el factor de relleno
hasta que ΔP entre comprendido en el rango de 200 a 600 Pa/m.
8. Calculo Altura de la columna
1. Ver que fase controla la absorción
2. Determinar NTU y HTU
3. Calcular altura de columna
9. Elementos internos columna relleno
1. Plato soporte de empaque
2. Platos Hold down (Plato de retención)
3. Distribuidor de líquido y vapor
4. Redistribuidor de líquidoError: Reference source not found
5. Wall wiper
10. Entregar resultados
Elementos internos Columna de Relleno
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 20
Figura 1 - Columna de Relleno
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 21
Características hidráulicas y parámetros de rellenos
Relleno Tipo Tamaño (mm) F (ft2/ft3) a (m2/m3) ε Ch Cp CL CV
Berl Saddle Cerámico 25 110 260 0,68 0,62 0,985 1,246 0,387Cerámico 13 240 545 0,65 0,833 1,076 1,364 0,232
Hiflow ring Cerámico 75 15 54,1 0,868 0,894 0,435 1,367 0,385Cerámico 50 29 89,7 0,809 0,864 0,538 1,377 0,379Cerámico 25 37 108,3 0,833 0,856 0,621 1,744 0,465Metálico 50 16 92,3 0,977 0,876 0,421 1,168 0,408Metálico 25 42 202,9 0,962 0,799 0,689 1,641 0,402Plástico 90 9 69,7 0,968 0,765 0,276 1,346 0,349Plástico 50 20 117,1 0,924 1,038 0,327 1,487 0,345
Intalox Saddle Cerámico 50 40 114,6 0,761 0,885 0,747 1,326 0,453Plástico 50 28 122,1 0,908 0,894 0,758 1,004 0,444
Norpac ring Plástico 50 14 86,8 0,947 0,651 0,35 1,08 0,322Plástico 35 21 141,8 0,944 0,587 0,371 0,756 0,425
Pall ring Cerámico 50 43 116,5 0,783 1,335 0,662 1,227 0,415Metálico 50 27 112,6 0,951 0,784 0,763 1,192 0,41Metálico 35 40 139,4 0,965 0,644 0,967 1,304 0,296Metálico 25 56 223,5 0,954 0,719 0,957 1,44 0,336Metálico 15 26 368,4 0,933 0,59 0,99 1,45 0,346Plástico 50 26 111,1 0,919 0,593 0,698 1,239 0,368Plástico 35 40 151,1 0,906 0,718 0,927 0,856 0,38Plástico 25 55 225 0,887 0,528 0,865 0,905 0,446
Rasching ring Cerámico 25 179 190 0,68 0,577 1,329 1,361 0,412Cerámico 15 380 312 0,69 0,648 1,452 1,176 0,401Cerámico 10 1000 440 0,65 0,791 1,487 1,303 0,272Cerámico 6 1600 771,9 0,62 1,094 1,578 1,335 0,153Metálico 15 170 378,4 0,917 0,445 0,578 1,48 0,36
Tellerette Plástico 40 190 0,93 0,588 0,538 0,935 0,876 0,41
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 22
Plato soporte de empaque
Figura 2 - Plato soporte metálico
Tabla 13 - Plato soporte metálicoDiámetro Columna
Dia. sobre espaciadores
(A)
Altura B (plg)
Diámetro Plato C (plg)
Repisa Soporte
(plg)
Minimo Diámetro
acceso (plg)
Masa aprox.
(Lb)
plg mm
12 305 - 4 ½ 11 ¾ ¾ 8 713 ¼ 337 - 4 ½ 12 ¾ ¾ 9 814 ¼ 362 - 4 ½ 13 ¾ ¾ 9 915 ¼ 388 - 4 ½ 14 ¾ ¾ 10 1017 ¼ 438 - 4 ½ 16 ¾ ¾ 10 1119 ¼ 489 - 4 ½ 18 ¾ 1 11 1221 ¼ 540 - 4 ½ 20 ¾ 1 12 1723 ¾ 591 - 4 ½ 22 ¾ 1 13 1929 ¾ 743 - 4 ½ 28 ¾ 1 16 2536 914 35 ½ 4 ½ 34 ¾ 1 14 4042 1067 41 ½ 4 ½ 40 ¾ 1 ½ 16 52
Tabla 14 – Altura plato soporte para columnas mayores a 48 in IDID Torre (plg) Altura plato soporte (plg)
48 1 ½60 272 284 2 ½96 2 ½
120 3144 3 ½
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 23
Distribuidor de vapor
Esta placa debe estar entre 8 a 12 pulgadas por encima de la boquilla de entrada de vapor.
Figura 3 - Plato soporte / distribuidor de vapor
Distribuidor de líquido
Figura 4 - Distribuidor de liquido orificio en la cubierta
Figura 5 - Distribuidor de liquido orificio de escalera
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 24
Platos Hold down (Plato de retención)
Figura 6 – plato hold – down
Tabla 15 - Plato Hold Down metálicoDiámetro Columna
Dia. sobre espaciadores
A (plg)
Altura B (plg)
Diámetro Plato C (plg)
Nº de piezas
Minimo Diámetro
acceso (plg)
Masa aprox.
(Lb)
plg mm
17 ¼ 438 17 4 16 ¾ 2 10 3619 ¼ 489 19 4 18 ¾ 2 11 4521 ¼ 540 21 4 20 ¾ 2 12 5223 ¾ 591 23 4 22 ¾ 2 13 5929 ¾ 743 28 4 28 ¾ 2 16 9836 914 35 4 34 ¾ 3 14 14042 1067 41 4 40 ¾ 3 16 188
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 25
Redistribuidor de líquido
En general cada 10 pies se recomienda que el líquido sea redistribuido
Figura 7 - Redistribuidor de liquido
Wire Mesh o demister
Eliminador de nieblas o demister se puede definir como la separación mecánica de
líquidos de los gases, la cual recoge las gotas por el impacto inercial y los mecanismos de
interceptación de colección. Los eliminadores de niebla se usan normalmente para
recoger las gotas de más de 5 micras de diámetro.
Figura 8 - Demister
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 26
Wall wiper
Figura 9 - Wall wiper rosette
Tabla 16 – Wall WiperDiámetro Columna
Diametro A (plg) Altura B (plg)plg mm
4 102 2 13/16 ¼6 1/16 154 4 7/16 ¼7 15/16 202 5 7/8 7 /1610 254 7 5/8 3/811 15/16 303 8 ½ 9/1613 1/8 333 9 ½ 5/815 381 11 ¼ 11/1616 7/8 429 12 3/8 11/1618 13/16 478 13 3/8 121 ¼ 540 15 7/8 122 5/8 575 16 1/2 1 ¾
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Algoritmos
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11 22
22
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11
33
33
33
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44
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44
Esquema de Software
Antes de observar, esquemáticamente el software, es necesario mencionar algunas
consideraciones con las cuales se realiza la programación
Tabla 17 – Puntos a considerar en programaciónIMPORTANTE
densidad de la mezcla gaseosa es obtenida por gas idealLa Curva de equilibrio se determina por Ley de Rault
La Tº gas salida es igual Tº entrada liquido (columna adiabática)
El entorno gráfico del software se puede apreciar en la figura 11, en la cual se puede
observar que los datos de entrada a éste son agregados en la parte superior izquierda de
la pantalla y el resto del trabajo lo realizar el programa (una explicación más extensa del
funcionamiento del software se puede encontrar en el Manual de Operación del Software
de Diseño de Columnas de Absorción)
Dentro de los puntos importantes en la programación se debe destacar, que éste entrega
los resultados de las curvas de equilibrio y de operación como se puede apreciar en la
figura 10, como también la gráfica que se origina al obtener la altura de las unidades de
transferencia en el cálculo del altura del relleno. Esta integración es desarrollada por
medio del Método de Simpson, la cual se puede apreciar en la figura 12.
Figura 10 - Curvas de equilibrio y de operación
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 32
Figura 11 - Esquema Software
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 33
Figura 12 - Gráfica cálculo altura unidades de transferencia
Otro punto a destacar, es la incorporación de los elementos internos de una columna de
absorción. Estos elementos están incorporados de una manera de hacer que el software
sea aún más completo.
Los elementos considerados son el distribuidor de vapor, redistribuidor de liquido, plato
de retención, plato soporte y wall wiper. Cada uno de ellos, está relacionado a las
dimensiones que tendrían, al incorporarse al equipo. Sus dimensiones son estimadas,
considerando que la información de las dimensiones están tabuladas a según cierto valor
de diámetro de columna.
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 34
Problemas de Prueba
Columna adiabáticaUna corriente gaseosa con 6 % de NH3, ha de absorberse sobre agua para disminuir la
concentración, el porcentaje de recuperación esperado es del 99,7%. El absorbedor
operará a la presión atmosférica con temperaturas de entrada de 20 y 25 ºC para el gas y
el líquido, respectivamente. El gas está saturado con vapor de agua a la temperatura de
entrada y se puede suponer que sale saturado a 25 “C.
Diseño a mano SoftwareY1 0,0638 0,0638Y2 0,0002 0,00019NH3 absorbido (mol) 5,98 5,98Agua evaporada 0,669 0,922Calor sensible del gas (J) 809 508Tº salida liquido (K) 310 310Diámetro (m) 0,9 1,01Caída de Presión (Pa/m de relleno) 510 457Nog 12 27Altura de lecho 4,00 4,69
Columna isotérmicaUna corriente gaseosa con 12% acetona con un flujo de 80 Kmol/h, ha de absorberse para
disminuir la concentración con un porcentaje de recuperación del 99%. La columna opera
isotérmicamente a 25ºC a presión atmosférica
Diseño a mano SoftwareY1 0,1364 0,1364Y2 0,00136 0,0013Diámetro (m) 0,46 0,58Caída de Presión (mm Hg/m relleno) 0,28 0,75Altura de lecho 7,31 5,58
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 35
Anexo
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 36
Nomenclatura codificación
Código Descripción Código Descripción
a factor de relleno LGmin Pendiente mínima operación
A_real Area real columna LGop Pendiente operación
aaconstantes difusión integral de
colisiónliquida fase liquida es la controlante
absorbente liquido para absorber Lmasico Flujo másico de liquido
Aguaevap Agua evaporada m Y1
ah Razón de áreas especificas MabPeso molecular promedio mezcla
gaseosa
alt Nº de redistribuidores de liquido masaret masa plato retencion
altrel altura plato retencion masasop masa del plato soporte
altsop altura plato soporte Molaguaent Moles agua entrada por medio del aire
altwall altura wall wiper molaguasal Moles agua salida en el aire
area Area de intercambio masa n Y2
area área método simpson fase gas NGNumero unidades de Transferencia
fase gas
areal área método simpson fase liquida NLNumero unidades de Transferencia
fase liquida
bbconstantes difusión integral de
colisiónNo
Numero unidades de Transferencia ambas fases
ccconstantes difusión integral de
colisión platosop plato soporte
ch factor de relleno platret plato retencioncl factor de relleno PM Peso Molecular mezcla gaseosacl factor de relleno Pmgas Peso Molecular gas asociadocp factor de relleno Pmliq Peso Molecular absorbente
cpagua Calor especifico del agua Pmsoluto Peso Molecular solutocpgas calor especifico de gas asociado Ptotal Presión de operación
cv factor de relleno Pvgas Presión de vapor del soluto
Dc Diámetro columna Pvgastemp Presión de vapor a Temp
ddconstantes difusión integral de
colisión qabsor Calor absorbido
deltaP Caída de presión lecho irrigado qagua Calor del agua
deltaP0 Caída de presión lecho seco qdHv Calor vaporización aguadensgas Densidad mezcla gaseosa qgas Calor del gasDensliq Densidad absorbente qgastotal Calor sensible del gas
Dg Difusividad gas qliq Calor sensible del liquido
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 37
dHrxn Entalpia reacción r constante de los gasesdHv Entalpia vaporización Reg Reynold de gas
diametro Dc en mm rellen Relleno utilizado
diaret diametro plato retencion Sigma diámetro colisión mezcla gaseosa
diasop diametro plato soporte Sigmagas diámetro colisión gas asociado
diawall diametro wall wiper Sigmasol diámetro colisión soluto
distgas Distribuidor de gas soluto gas a absorber
Dl Difusividad líquido solutoabs Moles soluto absorbidosdp diámetro efectivo de partícula solutosal Moles soluto salida
dT diferencia de temperatura para cp tTemperatura salida liquido (s.
adiábatico)
dx diferencia entre m y n T_col Temperatura para diámetro colision
e factor de relleno T1 Temperatura entrada gas
eakEnergía interacción
molecular/constante de Boltzmann T2 Temperatura entrada absorbente
eeconstantes difusión integral de
colisión Tebsol Temperatura ebullición soluto
Ehuecos espaciamiento de huecos Temp Temperatura tanteo salida de liquido
F Factor de relleno Templiq Temperatura entrada liquido
fas fase controlante absorción Tgassal Temperatura salida de gas
ffconstantes difusión integral de
colisión tipo tipo de relleno
g fuerza de gravedad trid Coeficiente resistencia del relleno (factor de fricción modificado)
gas_asoc gas asociado ul viscosidad del agua (0,001 Pa-s)
gaseosa fase gaseosa es la controlante Vbgas Volumen atómico gas asociado
Gf Velocidad de inundación Vbsol Volumen Atómico soluto
ggconstantes difusión integral de
colisión Vgas Velocidad de gas
Gmasico Flujo másico de gas viscgas Viscosidad del soluto
Gop Velocidad de inundación al 70% viscliq viscosidad del absorbente
Gvolumetrico Flujo volumétrico mezcla gaseosa vliq Velocidad liquido
H_GAltura de unidades de
Transferencia fase gas ambas fases w puntos para integración
H_LAltura de unidades de
Transferencia fase liquida ambas fases
X1 Composición entrada liquido libre soluto
HGAltura de unidades de Transferencia fase gas
X1real Composición real fase liquido
hhconstantes difusión integral de
colisiónX2 Composición entrada liquido libre
soluto
hl hold up xflood Ordenada de gráfica de eckert
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 38
HoAltura de unidades de
Transferencia ambas fasesXmax Composición máxima en tanteo
Kw_inv Factor de pared Y flood Abscida de gráfica de eckert
KxaCoeficiente transferencia de masa
fase liquidaY1 Composición alimentación gas libre
soluto
KyaCoeficiente transferencia de masa
fase gasY2 Composición salida gas libre soluto
L Flujo molar liquido Z Altura de columna
LGmas Pendiente másica
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 39
Codificación Software
Public absorbente, soluto, gas_asoc, fasPublic T1, T2, r, X1realPublic Pmsoluto, Pvgas, viscgas, Pmgas, Pmliq, densliq, PM, Ptotal, densgas, Gmasico, LmasicoPublic Templiq, viscliq, Vbsol, Vbgas, Tebsol, Tebgas, GvolumetricoPublic Y1, Y2, X2, X1, LGmin, LGop, L, x, yPublic LGmas, xflood, yfloodPublic F, ul, Csflood, Gf, Gop, Dc, A_real, Vgas, a, e, ch, cp, cl, cv, rellen, tipoPublic dp, Kw_inv, Reg, trid, deltaP0Public vliq, g, ah, hl, deltaPPublic Tgassal, dHrxn, dHv, , cpagua, qagua, qgastotal, qliqPublic solutosal, solutoabs, qabsor, molaguaent, molaguasal, aguaevap, qdHv, dT, cpgas, qgasPublic Temp, Xmax, Pvgastemp, tPublic NG, HG, G_M, Kya, Kxa, Z, Ho, No, NL, H_L, H_GPublic gaseosa, liquida, L, , uaguaPublic aa, bb, cc, dd, ee, ff, gg, hh, sigmasol, sigmagas, sigma, eak, Mab, T_col, Dl, Dg, ehuecosPublic m, n, dx, w, J, area, arealPublic distgas, alt, redistliq, diametro, soport, diasop, altsop, platosop, masasopPublic reten, diaret, altret, platret, masaret, wall, diawall, altwall
Public Sub columna()' r = constante de los gasesr = 8.314 eleccion_absorbente condicion graf_eckert relleno altura End Sub
' considerando el gas a absorber, se define el absorbente para el gasPublic Sub eleccion_absorbente()Z = 15ReDim a(Z)For i = 1 To Z a(i) = Hoja3.Cells(3 + i, 2) If a(i) = Hoja1.Cells(4, 3) Then soluto = a(i) gas_asoc = Hoja3.Cells(3 + i, 3) absorbente = Hoja3.Cells(3 + i, 4) Hoja1.Cells(14, 16) = absorbente fas = Hoja3.Cells(3 + i, 6) Else End IfNext iEnd Sub
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 40
' el proceso es isotermo o adiabáticoPublic Sub condicion()T1 = Hoja1.Cells(8, 3)T2 = Hoja2.Cells(3, 2)
If Abs(T1 - T2) <= 10 Then Hoja1.Cells(2, 11) = "Absorción isotérmica" datos_iso datos_operacionElse Hoja1.Cells(2, 11) = "Absorción adiabática" datos_ad energia Temp = Templiq tanteoEnd IfEnd Sub
' selección de datos para absorción isotérmica y obtención de datos desde base de datosPublic Sub datos_iso()n = 22For i = 1 To n If soluto = Hoja2.Cells(3 + i, 3) Then Pmsoluto = Hoja2.Cells(3 + i, 4) Pvgas = Hoja2.Cells(3 + i, 6) viscgas = Hoja2.Cells(3 + i, 7) Vbsol = Hoja3.Cells(22 + i, 4) Tebsol = Hoja2.Cells(3 + i, 12) Else End IfNext i
For i = 1 To n If gas_asoc = Hoja2.Cells(2 + i, 3) Then Pmgas = Hoja2.Cells(2 + i, 4) Vbgas = Hoja3.Cells(18 + i, 4) Else End IfNext i
For i = 1 To n If absorbente = Hoja2.Cells(2 + i, 3) Then Pmliq = Hoja2.Cells(2 + i, 4) densliq = Hoja2.Cells(2 + i, 5) Templiq = Hoja2.Cells(2 + i, 2) Hoja1.Cells(16, 16) = Templiq Hoja1.Cells(16, 17) = "K" viscliq = Hoja2.Cells(2 + i, 7)
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 41
Else End IfNext i
Ptotal = Hoja1.Cells(9, 3) * 101.3PM = (Hoja1.Cells(5, 3) * Pmsoluto) + (Pmgas * (1 - Hoja1.Cells(5, 3)))densgas = (Ptotal * PM) / (r * Hoja1.Cells(8, 3))' Gmasico en Kg/sGmasico = Hoja1.Cells(7, 3) * (1 / 3600) * PM' Gvolumetrico en m3/sGvolumetrico = Gmasico / densgasEnd Sub
Public Sub datos_operacion()Hoja10.Cells(6, 4) = 0' fracciones molaresY1 = Hoja1.Cells(5, 3) / (1 - Hoja1.Cells(5, 3)) Hoja10.Cells(7, 4) = Y1 Hoja10.Cells(13, 4) = Y1Y2 = (1 - Hoja1.Cells(6, 3)) * Y1 Hoja10.Cells(12, 4) = Y2X2 = 0 Hoja10.Cells(6, 3) = X2 Hoja10.Cells(12, 3) = X2 ' curva de equilibrioX1 = (Y1 * Ptotal) / Pvgas Hoja10.Cells(7, 3) = X1 ' curva de operacionLGmin = (Y1 - Y2) / (X1 - X2)LGop = 1.4 * LGmin
X1real = (Y1 - Y2) / LGop Hoja10.Cells(13, 3) = X1real
'flujo de absorbente l en Kmol/h y Lmasico en Kg/s (con sobredimensionamiento)L = Hoja1.Cells(7, 3) * ((Y1 - Y2) / X1real) * 1.2Hoja1.Cells(15, 16) = LHoja1.Cells(15, 17) = "Kmol/h"Lmasico = L * (1 / 3600) * PmliqEnd Sub
Public Sub datos_ad()n = 22For i = 1 To n If soluto = Hoja2.Cells(3 + i, 3) Then Pmsoluto = Hoja2.Cells(3 + i, 4)
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 42
viscgas = Hoja2.Cells(3 + i, 7) Vbsol = Hoja3.Cells(22 + i, 4) Tebsol = Hoja2.Cells(3 + i, 12) dHrxn = Hoja2.Cells(3 + i, 11) Else End IfNext i
For i = 1 To n If gas_asoc = Hoja2.Cells(2 + i, 3) Then Pmgas = Hoja2.Cells(2 + i, 4) Vbgas = Hoja3.Cells(18 + i, 4) cp = Hoja2.Cells(2 + i, 8) Else End IfNext i
For i = 1 To n If absorbente = Hoja2.Cells(2 + i, 3) Then Pmliq = Hoja2.Cells(2 + i, 4) densliq = Hoja2.Cells(2 + i, 5) Templiq = Hoja2.Cells(2 + i, 2) Hoja1.Cells(16, 16) = Templiq Hoja1.Cells(16, 17) = "K" Hoja2.Cells(5, 16) = Templiq Tgassal = Templiq viscliq = Hoja2.Cells(2 + i, 7) Else End IfNext i
'lambda vaporizacion aguadHv = Hoja2.Cells(3, 10)Ptotal = Hoja1.Cells(9, 3) * 101.3PM = (Hoja1.Cells(5, 3) * Pmsoluto) + (Pmgas * (1 - Hoja1.Cells(5, 3)))densgas = (Ptotal * PM) / (r * Hoja1.Cells(8, 3))' Gmasico en Kg/sGmasico = Hoja1.Cells(7, 3) * (1 / 3600) * PM' Gvolumetrico en m3/sGvolumetrico = Gmasico / densgasEnd Sub
Public Sub energia()Hoja10.Cells(6, 4) = 0' fracciones molaresY1 = Hoja1.Cells(5, 3) / (1 - Hoja1.Cells(5, 3)) Hoja10.Cells(7, 4) = Y1 Hoja10.Cells(13, 4) = Y1
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 43
Y2 = (1 - Hoja1.Cells(6, 3)) * Y1 Hoja10.Cells(12, 4) = Y2X2 = 0 Hoja10.Cells(6, 3) = X2 Hoja10.Cells(12, 3) = X2
' moles de solutog = Hoja1.Cells(7, 3)solutosal = Hoja1.Cells(5, 3) * g * (1 - Hoja1.Cells(6, 3))solutoabs = Hoja1.Cells(5, 3) * g * solutosal
' efectos calorificosqabsor = solutoabs * dHrxn
' evaporacion agua presente en airemolaguaent = g * Hoja6.Cells(8, 9) / (Hoja6.Cells(11, 8) - Hoja6.Cells(8, 9))molaguasal = (g - solutoabs) * Hoja6.Cells(9, 9) / (Hoja6.Cells(11, 8) - Hoja6.Cells(9, 9))aguaevap = molaguaent - molaguasalqdHv = aguaevap * dHv
' calor sensible gasdT = Abs(Hoja6.Cells(9, 8) - Hoja6.Cells(8, 8))cpgas = cp * dTqgas = (1 - Hoja1.Cells(5.3)) * g * cpgascpagua = Hoja8.Cells(5, 3) * dT + 0.5 * Hoja8.Cells(5, 4) * dT ^ 2 + (Hoja8.Cells(5, 5) * dT ^ 3) / 3 + 0.25 * Hoja8.Cells(5, 6) * dT ^ 4 + 0.2 * Hoja8.Cells(5, 7) * dT ^ 5qagua = molaguaent * cpaguaqgastotal = qgas + qaguaqliq = qabsor - qgastotal - qdHvEnd Sub
Public Sub tanteo()10' obtención Presion vapor segun tempn = 15ReDim t(n)For i = 1 To n t(i) = Hoja5.Cells(3 + i, 3) If t(i) = Hoja1.Cells(4, 3) Then Pvgastemp = Exp(Hoja5.Cells(3 + i, 4) - (Hoja5.Cells(3 + i, 5) / (Temp + Hoja5.Cells(3 + i, 6)))) Else End IfNext i
Xmax = Y1 * Ptotal / PvgastempL = solutoabs / Xmax' obtención de cpliq desde hoja cpk = 3
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 44
ReDim m(k)For i = 1 To k m(i) = Hoja8.Cells(4 + i, 9) If m(i) = Hoja1.Cells(14, 16) Then cpliq = Hoja8.Cells(4 + i, 10) Else End IfNext i
t = Int(Templiq + qliq / (L * cpliq))
If t = Temp Then lmin = (L - solutoabs) ' X1 de equilibrio X1 = solutoabs / lmin Hoja10.Cells(7, 3) = X1 Hoja1.Cells(41, 16) = t Hoja1.Cells(41, 17) = "K"Else Temp = Int(t) + 1 GoTo 10End If
LGmin = (Y1 - Y2) / X1LGop = 1.5 * LGminX1real = (Y1 - Y2) / LGopHoja10.Cells(13, 3) = X1real'flujo de absorbente lmin en Kmol/h y Lmasico en Kg/sHoja1.Cells(15, 16) = lminHoja1.Cells(15, 17) = "Kmol/h"L = lminLmasico = lmin * (1 / 3600) * PmliqEnd Sub
' curva de inundacionPublic Sub graf_eckert()LGmas = Lmasico / Gmasicoxflood = LGmas * (densgas / densliq) ^ 0.5yflood = Exp(-(3.5021 + 1.028 * Log(xflood) + 0.11093 * (Log(xflood)) ^ 2))End Sub' eleccion de relleno
Public Sub relleno()F = 27' ul es la viscosidad del agua en Pa-sul = 0.001ReDim b(F)ReDim d(F)
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 45
For i = 1 To F b(i) = Hoja3.Cells(2 + i, 11) d(i) = Hoja3.Cells(2 + i, 10) Csflood = (yflood / (b(i) * ul ^ 0.1)) ^ 0.5 Gf = Csflood / (densgas / (densliq - densgas)) ^ 0.5 Gop = 0.7 * Gf 'Area en m2 area = Gvolumetrico / Gop Dc = (4 * area / 3.14156) ^ 0.5 a = Hoja3.Cells(2 + i, 12) e = Hoja3.Cells(2 + i, 13) ch = Hoja3.Cells(2 + i, 14) cp = Hoja3.Cells(2 + i, 15) cl = Hoja3.Cells(2 + i, 16) cv = Hoja3.Cells(2 + i, 17) P_seco P_irrigado If deltaP < 600 Then If deltaP > 200 Then 'Dc en m Hoja1.Cells(4, 11) = Dc Hoja1.Cells(4, 12) = "m" 'A_r en pie2 y A_real en m2 A_real = (Dc ^ 2 * 3.14156) / 4 ' parametros del tipo de relleno rellen = Hoja3.Cells(2 + i, 8) Hoja1.Cells(24, 8) = rellen tipo = Hoja3.Cells(2 + i, 9) Hoja1.Cells(25, 8) = tipo 'tamaño desde pie a plg tamaño = Hoja3.Cells(2 + i, 10) Hoja1.Cells(26, 8) = tamaño & " mm" ' caida de presion Hoja1.Cells(27, 8) = deltaP Hoja1.Cells(27, 9) = "Pa/m" GoTo 20 Else End If Else 'agregar comentario si ninguno de los rellenos es factible para el proceso End IfNext i20End Sub
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 46
'caida de presion lecho secoPublic Sub P_seco() ' dp esta en metros dp = 6 * (1 - e) / a Kw_inv = 1 + ((2 * dp) / (3 * (1 - e) * Dc)) Reg = (Gop * dp * densgas) / (viscgas * (1 - e) * Kw_inv) trid = cp * ((64 / Reg) + (1.8 / Reg ^ 0.08)) 'deltaP0 en Pa/m de relleno deltaP0 = trid * (a / e ^ 3) * ((densgas * Gop ^ 2) / 2) * Kw_invEnd Sub
Public Sub P_irrigado()'velocidad masica de liquido Kg/m2-svliq = Lmasico * 4 / (3.14156 * Dc ^ 2)g = 9.8Frl = (vliq ^ 2 * a) / (densliq ^ 2 * g)Rel = vliq / (a * viscliq)
If Rel < 5 Then ah = ch * (Rel ^ 0.5) * Frl ^ 0.1 Else ah = 0.85 * ch * (Rel ^ 0.25) * Frl ^ 0.1 End If
'hold up liquidohl = ((12 * Frl / Rel) ^ (1 / 3)) * (ah ^ (2 / 3))'deltaP en Pa/m de rellenodeltaP = deltaP0 * ((e / (e - hl)) ^ 1.5) * Exp(Rel / 200)End Sub
Public Sub altura()L = Hoja1.Cells(15, 16)difusividad' en 1/sKx = 0.757 * cl * (Dl * a * vliq / (e * hl)) ^ 0.5' en Kmol/(m3-s)Ky = 0.1304 * cv * (Dg * Ptotal / (r * T1)) * (a / (e * (e - hl)) ^ 0.5) * (Reg * Kw_inv) ^ 0.75 * (viscgas / (densgas * Dg)) ^ (2 / 3)
If "gaseosa" = fas Then simpsong NG = area + 0.5 * Log((1 - Y2) / (1 - Y1)) HG = Gmasico / (Ky * a) Z = NG * HG Hoja1.Cells(24, 14) = Z Hoja1.Cells(24, 15) = "m"Else If "liquida" = fas Then
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simpsonl NL = areal - 0.5 * Log((1 - X1) / (1 - X2)) H_L = Lmasico / (Kx * a) Z = NL * H_L Hoja1.Cells(24, 14) = Z Hoja1.Cells(24, 15) = "m" Else 'controlan ambas fases H_G = Hoja1.Cells(7, 3) / ((Ky * a) * Ptotal) H_L = L / ((Kx * a) * densliq) Ho = H_G + (H_L * (Hoja10.Cells(16, 4) * g / L)) simpsong No = area Z = Ho * No Hoja1.Cells(24, 14) = Z Hoja1.Cells(24, 15) = "m" End IfEnd IfEnd Sub
Public Sub difusividad()'difusividad de liquidos cm2/segehuecos = (9.58 / Vbsol) - 1.12uagua = Hoja2.Cells(3, 7)Dl = 1.25 * (10 ^ -8) * (Vbsol ^ -0.19 - 0.292) * T1 ^ 1.52 * uagua ^ ehuecos'difusividad de gas cm2/segsigmasol = 1.18 * Vbsol ^ (1 / 3)sigmagas = 1.18 * Vbgas ^ (1 / 3)sigma = (sigmasol + sigmagas) / 2eak = 1.15 * TebsolMab = 2 * ((1 / Pmsoluto) + (1 / Pmgas)) ^ -1
T_col = T1 / eakaa = 1.060036bb = 0.5161cc = 0.193dd = 0.47635ee = 1.03587ff = 1.52996gg = 1.76474hh = 3.89411colision = (aa / T_col ^ bb) + (cc / Exp(dd * T_col)) + (ee / Exp(ff * T_col)) + (gg / Exp(hh * T_col))Dg = (0.00266 * T1 ^ (3 / 2)) / (Ptotal * Mab ^ 0.5 * sigma ^ 2 * colision)End Sub
Informe Final – Diseño Columna de Absorción Página 48
' integracion por simpson para integracion en YPublic Sub simpsong()' m y n son respectivamnet Y1 e Y2m = Hoja10.Cells(13, 4)n = Hoja10.Cells(12, 4)w = 7dx = (m - n) / 6
J = 0For i = 1 To wHoja10.Cells(27 + i, 4) = J + nJ = dx + JNext i
ReDim o(w), s(w)For i = 1 To w o(i) = Hoja10.Cells(27 + i, 4) s(i) = Hoja10.Cells(27 + i, 6)Next i
For i = 2 To w - 1 Step 2 sumai = sumai + s(i)Next i
For i = 3 To w - 2 Step 2 sumap = sumap + s(i)Next iarea = (dx * (s(1) + s(w) + 4 * sumai + 2 * sumap)) / 3End Sub
' integracion por simpson para integracion en XPublic Sub simpsonl()' m y n son respectivamnte X1 y X2m = Hoja10.Cells(13, 3)n = Hoja10.Cells(12, 3)w = 7dx = (m - n) / 6
J = 0For i = 1 To wHoja10.Cells(47 + i, 4) = J + nJ = dx + JNext i
ReDim o(w), s(w)For i = 1 To w o(i) = Hoja10.Cells(47 + i, 4) s(i) = Hoja10.Cells(47 + i, 6)
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Next i
For i = 2 To w - 1 Step 2 sumai = sumai + s(i)Next i
For i = 3 To w - 2 Step 2 sumap = sumap + s(i)Next iareal = (dx * (s(1) + s(w) + 4 * sumai + 2 * sumap)) / 3End Sub
Public Sub elementos()'distribuidor de vapordistgas = Hoja11.Cells(2, 4)Hoja1.Cells(11, 21) = "Distribuidor de Vapor"Hoja1.Cells(11, 22) = distgasHoja1.Cells(11, 23) = "m sobre entrada gas"
'redistribuidor de liquidoIf Z > Hoja11.Cells(3, 4) Then alt = Z / Hoja11.Cells(3, 4) redistliq = Int(alt) Hoja1.Cells(12, 21) = "Redistribuidores de Liquido" Hoja1.Cells(12, 22) = redistliqElse Hoja1.Cells(12, 21) = "Redistribuidores de Liquido" Hoja1.Cells(12, 22) = "no requiere"End If
'diametro en mmdiametro = Dc * 1000
'plato de retención' las decisiones se consideran debido a la información que se tiene de bibliografíaIf diametro > 400 ThenIf diametro < 1105 Then Hoja1.Cells(13, 19) = "PLATO RETENCIÓN" reten = 7 ReDim cc(reten) For i = 1 To reten cc(i) = Hoja11.Cells(22 + i, 3) If Abs(cc(i) - diametro) < 35 Then Hoja1.Cells(13, 22) = "A" diaret = Hoja11.Cells(22 + i, 4) Hoja1.Cells(13, 23) = diaret & " plg" Hoja1.Cells(14, 22) = "B" altret = Hoja11.Cells(22 + i, 5)
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Hoja1.Cells(14, 23) = altret & " plg" Hoja1.Cells(15, 22) = "C" platoret = Hoja11.Cells(22 + i, 6) Hoja1.Cells(15, 23) = platoret & " plg" Hoja1.Cells(16, 22) = "masa" masaret = Hoja11.Cells(22 + i, 9) Hoja1.Cells(16, 23) = masaret & " lb" Else End If Next iElseElseEnd IfEnd If
'plato soporteIf diametro > 400 ThenIf diametro < 1105 Then Hoja1.Cells(17, 19) = "PLATO SOPORTE" soport = 11 ReDim bb(soport) For i = 1 To soport bb(i) = Hoja11.Cells(7 + i, 3) If Abs(bb(i) - diametro) < 25 Then Hoja1.Cells(17, 22) = "A" diasop = Hoja11.Cells(7 + i, 4) Hoja1.Cells(17, 23) = diasop & " plg" Hoja1.Cells(18, 22) = "B" altsop = Hoja11.Cells(7 + i, 5) Hoja1.Cells(18, 23) = altsop & " plg" Hoja1.Cells(19, 22) = "C" platosop = Hoja11.Cells(7 + i, 6) Hoja1.Cells(19, 23) = platosop & " plg" Hoja1.Cells(20, 22) = "masa" masasop = Hoja11.Cells(7 + i, 9) Hoja1.Cells(20, 23) = masasop & " lb" Else End If Next iElseElseEnd IfEnd If
' wall wiper' el wall wiper solo se requiere para columnas de diametro pequeñoIf diametro < 600 ThenHoja1.Cells(21, 19) = "WALL WIPER"
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wall = 11 ReDim aa(wall) For i = 1 To wall aa(i) = Hoja11.Cells(33 + i, 3) If Abs(aa(i) - diametro) < 25 Then diawall = Hoja11.Cells(33 + i, 4) Hoja1.Cells(21, 22) = "A" Hoja1.Cells(21, 23) = diawall & " plg" altwall = Hoja11.Cells(33 + i, 5) Hoja1.Cells(22, 22) = "B" Hoja1.Cells(22, 23) = altwall & " plg" Else End If Next iElseHoja1.Cells(21, 21) = "no se requiere de wall wiper"End IfEnd Sub
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