PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE MASA

Autor: MACEIRAS CASTRO M. ROCÍO.
Año: 2005.
Universidad: VIGO.
Centro de lectura: ETS DE INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: ETS DE INGENIEROS INDUSTRIALES.

Resumen: En esta Tesis Doctoral se recogen los resultados obtenidos en el estudio de la absorción de dióxido de carbono en disoluciones acuosas de Alcanolaminas. El proceso de absorción se ha llevado a cabo en una columna de burbujeo, que ha sido diseñada y construida para la realización de este trabajo. El diseño de la columna ha permitido realizar simultáneamente las medidas de absorción y electroquímicas, garantizando, de este modo, idénticas condiciones de operación en ambos casos. Un segundo dispositivo gas-líquido, un tanque agitado, se ha utilizado con el fin de estudiar la cinética de la reacción gas-líquido que tiene lugar durante el proceso de absorción y determinar las correspondientes constantes cinéticas. De entre las distintas aminas que se emplean en la separación industrial de CO2, se han elegido una alcanolamina primaria (monoetanolamina), una secundaria (dietanolamina) y una terciaria (metildietanolamina). Y se ha operado en el rango de concentraciones de 0M a 1M. Para cada una de ellas, el proceso de absorción va acompañado de una reacción química exotérmica entre el gas disuelto y la amina. Debido a este hecho, el proceso es no isotermo, por lo que se ha analizado la variación de la temperatura con el tiempo. Para el análisis de los resultados obtenidos, ha sido preciso determinar previamente las propiedades físicas de la fase líquida, a excepción de la difusividad y solubilidad, que se han obtenido a partir de correlaciones propuestas por otros autores. Asimismo, fue necesario calcular el volumen de gas retenido y, posteriormente, se utilizó para caracterizar el régimen de flujo y para calcular el área interfacial. Los valores del holdup se ven afectados por las condiciones de operación y por las propiedades físicas del líquido, por lo que se buscaron correlaciones que permitieran obtener su valor en función de números adimensionales que incluyeran dichas variables. Por su parte, el área interfacial gas-líquido se ha determinado utilizando un método físico consistente en filmar con una cámara de vídeo cada experiencia, y en determinar, mediante el correspondiente software, el diámetro medio de las burbujas a distintas alturas de la columna. Los resultados obtenidos fueron utilizados para obtener los valores del área interfacial para cada uno de los sistemas. Posteriormente, se determinaron el coeficiente volumétrico de transferencia de materia y el coeficiente individualizado, y se han correlacionado con las propiedades físicas de la fase líquida, la velocidad superficial del gas, el diámetro medio de las burbujas y el volumen retenido, mediante expresiones dimensionales y adimensionales, para cada uno de los sistemas. La variación del coeficiente individual de transferencia de materia ha permitido analizar el efecto de la contaminación de las burbujas en la velocidad de absorción. Finalmente se compararon los resultados obtenidos por ambos métodos y se extrajeron las correspondientes conclusiones.