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SEPARACIÓN DE GASES

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by

Rudy Figueroa

on 6 November 2012

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Transcript of SEPARACIÓN DE GASES

Descripción del Proceso Separación de Gases . El gradiente de presión es la fuerza que permite el transporte en la separación gaseosa. El gas atraviesa la membrana de una manera continua con respecto al flujo de gas de alimentación. La alimentación en la parte de arriba de la membrana se encuentra a presión elevada, mientras que el permeato, en la parte de abajo, se encuentra a baja presión. Descripción del Proceso Solución Difución Adsorción Difusión Desorción Porosas Densas En las membranas porosas el gas puede pasar a través de ellas por medio de convección, difusión de knudsen o tamizado molecular la separación gaseosa se realiza a través de membranas densas y se describe con el modelo de Solución-Difusión Según este mecanismo la permeabilidad depende de la difusividad, la solubilidad, y el gradiente de concentración del gas en la membrana.
La solubilidad depende también, del espesor de la membrana y de la composición química de ésta debido a la interacción polímero gas φ = es la frecuencia de los desplazamientos de las moléculas en el seno de la membrana
l = es la distancia media de los saltos La primera Ley de Fick es la expresión más simple que describe la difusión de un gas a través de una estructura sin poros: J = es el flujo de permeato a través de la membrana
D = es el coeficiente de difusión
dc/dx = es el gradiente de concentración entre las fases arriba y abajo de la membrana En régimen estacionario, la ecuación se integra D como una constante y se obtiene la expresión: x = es el espesor de la membrana
C = se refiere a la concentración, en la parte de arriba y abajo de la membrana en permeación gaseosa La Ley de Henry establece la relación entre la concentración de un gas y su presión parcial en una mezcla: C_i = es la concentración del gas i
S = es el coeficiente de solubilidad
P_i = es la presión parcial del gas i en la mezcla Reunificando las dos ecuaciones se obtiene: El producto D.S se denota como coeficiente de permeabilidad Pei, Entonces la expresión para caracterizar la transferencia queda de la siguiente manera: Aplicaciones Industriales para la Separación de Gases por Membranas •La separación de nitrógeno o de oxígeno del aire. •Separación de hidrógeno de los gases como el nitrógeno y el metano. •Recuperación de hidrógeno a partir de corrientes de productos de plantas de amoníaco. •Enriquecimiento de aire por oxígeno para uso médico o metalúrgico. •Eliminación de líquidos orgánicos volátiles (VOL) de aire de corrientes de escape. •Eliminación de CO2 del gas natural. Membranas para Separación de Gases Para que un proceso de separación de gases por membranas sea económicamente rentable a nivel industrial, se deben emplear aquellas que presenten valores de permeabilidad y selectividad altos, ya que un valor de permeabilidad alto hace que disminuya el área de membrana requerida para tratar una cantidad dada de gas, más permeable “A” en la corriente de salida. Módulos Utilizados para la Separación de Gases Los equipos de membrana más utilizados para separación de gases son dos módulos básicamente: •El modulo hollow-fiber o fibra hueca •El modulo spiral-wound o espiral Sus características son las siguientes:
•Es de flujo cruzado.
•Se necesita un buen pre-tratamiento para la alimentación del gas.
•Posee buena distribución del flujo de alimentación.
•Aplicada para la recuperación de H2 en refinerías
•Aplicada para la remoción del CO2 contenido en el gas natural.
Sus características son las siguientes:
•Flujo cruzado
•El fouling no es un problema usual en este tipo de modulo
•Amplia gama de membranas pueden utilizar este modulo
•Utilizado para remover el CO2 del gas natural
•Utilizado para separaciones vapor/gas
Esta planta se compone de varias líneas de gases. Dos de ellas portan los gases a separar (H2 y CH4) y se unen a la salida de los controladores de flujo másico alimentándose al módulo de permeación, que es el encargado de alojar las membranas durante su análisis. Por una tercera línea, se alimenta el gas de barrido (Ar) que conecta con la parte del permeado de este módulo y cuya función es arrastrar los gases hasta el microcromatógrafo. Ejemplo de un sistema de separación de gases Gracias por su atención
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