Diseño de una columna empacada en la recuperación de amoníaco: evaluación de dos tipos de empaque

Contenido principal del artículo

Amaury Pérez Sánchez
Helen M. Alfonso Fernández
Greisy I. Valero Almanza
Nadia Corpas Rodríguez
Alicia M. Gómez Julián

Resumen

La absorción gaseosa es una operación de transferencia de masa que consiste en la separación de componentes de una mezcla gaseosa mediante el contacto con un líquido adecuado, típicamente llevada a cabo en columnas empacadas. En el presente trabajo se diseñó una columna empacada para efectuar la absorción de amoníaco gaseoso usando agua como solvente y evaluando dos tipos de empaque, anillos Raschig cerámicos y anillos Hiflow metálicos. Los anillos Hiflow redujeron el diámetro de la columna en un 30.35% comparado con los anillos Raschig, mientras que la caída de presión total del sistema gas-líquido a 70% de inundación fue un 17.81% menor para los anillos Hiflow (522.16 Pa/m) que para los anillos Raschig (615.16 Pa/m). Los valores calculados de los coeficientes de transferencia de masa convectivos para las fases líquida y gaseosa fueron superiores para los anillos Hiflow en comparación con los anillos Raschig. Basado en estos resultados, se recomienda los anillos Hiflow para esta aplicación de transferencia de masa, debido a los bajos valores obtenidos para el diámetro interno de la columna y caída de presión, así como también los valores superiores de los coeficientes de transferencia de masa alcanzados para este tipo de empaque comparados con los anillos Raschig.

Detalles del artículo

Sección

Notas Técnicas

Cómo citar

Diseño de una columna empacada en la recuperación de amoníaco: evaluación de dos tipos de empaque. (2025). Revista De Ciencia Y Tecnología, 43(1), 119-131. https://doi.org/10.36995/j.recyt.2025.43.010

Referencias

Arachchige, U. S. P. R., & Melaaen, M. C. (2012). Selection of Packing Material for Gas Absorption. European Journal of Scientific Research, 87(1), 117-126.

Aroonwilas, A., & Veawab, A. (2004). Characterization and Comparison of the CO2 Absorption Performance into Single and Blended Alkanolamines in a Packed Column. Industrial & Engineering Chemistry Research, 43(9), 2228-2237. doi:10.1021/ie0306067.

Beltrán, J. C., & Kolomazník, K. (2019). Parameters Determination for Column Design in Gas Absorption Systems. WSEAS Transactions on Fluid Mechanics, 14, 124-130.

Benitez, J. (2009). Principles and modem applications of mass transfer operations (2nd ed.). USA: John Wiley & Sons.

Brunazzi, E., Nardini, G., & Paglianti, A. (2002). An Economical Criterion for Packed Absorption Column Design. Chem. Biochem. Eng. Q., 14(4), 199-206.

Coker, A. K. (1995). Chapter 7. Mass Transfer. In FORTRAN Programs for Chemical Process Design, Analysis and Simulation. Texas, USA: Gulf Publishing Company.

Cussler, E. L. (1997). Absorption. Diffusion: Mass Transfer in Fluid Systems (2nd ed.). USA: Cambridge University Press.

deMontigny, D., Tontiwachwuthikul, P., & Chakma, A. (2005). Comparing the Absorption Performance of Packed Columns and Membrane Contactors. Industrial & Engineering Chemistry Research, 44(15), 5726–5732. doi:10.1021/ie040264k.

Dwyer, O. E., & Dodge, B. F. (1941). Rate of Absorption of Ammonia by Water in a Packed Tower. Industrial en Engineering Chemistry, 33(4), 485-492. doi:10.1021/ie50303a004.

Green, D. W., & Southard, M. Z. (2019). Perry's Chemical Engineers' Handbook (9th ed.). USA: McGraw-Hill Education.

Haroun, Y., & Raynal, L. (2016). Use of Computational Fluid Dynamics for Absorption Packed Column Design. Oil & Gas Science and Technology, 71(43), 1-18. doi:10.2516/ogst/2015027.

Hegely, L., Roesler, J., Alix, P., Rouzineau, D., & Meyer, M. (2017). Absorption Methods for the Determination of Mass Transfer Parameters of Packing Internals: A Literature Review. AIChE Journal, 63(8), 3246-3275. doi: 10.1002/aic.15737.

Heymes, F., Demoustier, P. M., Charbit, F., Fanlo, J.-L., & Moulin, P. (2006). Hydrodynamics and mass transfer in a packed column: Case of toluene absorption with a viscous absorbent. Chemical Engineering Science, 61(15), 5094 - 5106. doi: 10.1016/j.ces.2006.03.037.

Kang, J.-L., Wong, D. S.-H., Jang, S.-S., & Tan, C.-S. (2016). A comparison between packed beds and rotating packed beds for CO2 capture using monoethanolamine and dilute aqueous ammonia solutions. International Journal of Greenhouse Gas Control, 46, 228-239. doi: 10.1016/j.ijggc.2016.01.017.

Maheswari, C., Krishnamurthy, K., & Parameshwaran, R. (2014). Modeling and experimental analysis of packed column for SO2 emission control process. Atmospheric Pollution Research, 5, 464‐470. doi:10.5094/APR.2014.054.

Mateo, B. S., Valorozo, J., Yturralde, M. N. J., & Pestaño, L. D. (2019). Development and characterization of perlite from Lamba, Albay, Bicol as packing material and the design of a packed column for the absorption of ammonia gas. MATEC Web of Conferences, 268(04001), 1-7. doi: 10.1051/matecconf/201926804001.

Nair, P. S., & Selvi, P. P. (2014). Absorption of Carbon Dioxide in Packed Column. International Journal of Scientific and Research Publications, 4(4), 1-11.

Reid, R. C., Praunitz, J. M., & Poling, B. E. (1987). The Properties of Gases and Liquids (4th ed.). USA: McGraw-Hill.

Selim, A. M., & Elsayed, M. M. (1999). Performance of a packed bed absorber for aqua ammonia absorption refrigeration system. International Journal of Refrigeration, 22(4), 283–292. doi:10.1016/s0140-7007(98)00066-8.

Sovilj, M. N., Nikolovski, B. G., Spasojević, M. Đ., & Mauhar, S. M. (2019). Packed bed absorption column: hydrodynamics and mass transfer. Acta Periodica Technologica, 50(1-352), 260-267. doi: 10.2298/APT1950260S.

Spedding, P. L., Jones, M. T., & Lightsey, G. R. (1986). Ammonia Absorption into Water in a Packed Tower II: Measurement of Mass Transfer Coefficients. The Chemical Engineering Journal, 32(3), 151-163. doi:10.1016/0300-9467(86)80003-x.

Spedding, P. L., Munro, P. A., & Jones, M. T. (1986). Ammonia Absorption into Water in a Packed Tower I: Characterization of Packing and Liquid Distribution. The Chemical Engineering Journal, 32(2), 65-76. doi:10.1016/0300-9467(86)80053-3.

Yetilmezsoy, K. (2011). Composite desirability function-based empirical modeling for packed tower design in physical ammonia absorption. Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering, 7(6), (6), 795–813. doi:1002/apj.635.

Zeng, Q., Guo, Y., Niu, Z., & Lin, W. (2011). Mass Transfer Coefficients for CO2 Absorption into Aqueous Ammonia Solution Using a Packed Column. Industrial & Engineering Chemistry Research, 50(17), 10168-10175. doi:10.1021/ie101821b.

Zeng, Q., Guo, Y., Niu, Z., & Lin, W. (2013). The absorption rate of CO2 by aqueous ammonia in a packed column. Fuel Processing Technology, 108, 76-81. doi:10.1016/j.fuproc.2012.05.005.

Zuehlsdorff, D. A. (1979). Absorption of Ammonia in Water Using a Multiple Stage Crosscurrent Packed Column. (Master of Science), Oregon State University, Oregon, USA.