Chimica - assorbimento HTU su colonne a riempimento

Assorbimento su colonne a riempimento: cenni al dimensionamento

Sabato 21 agosto 2010

Processo di assorbimento nelle colonne a riempimento

Nelle colonne a riempimento si realizza un contatto continuo tra solvente e gas con una evoluzione continua nella composizione delle fasi: conseguenza di ciò è che in nessun punto della colonna si raggiunge un equilibrio liquido-vapore. In assenza di stadi discreti di equilibrio, il parametro fondamentale per il dimensionamento delle colonne è ovviamente l’altezza del riempimento (che coincide praticamente con l’altezza della colonna), ma ovviamente ciò non si può calcolare con l’usuale metodo a gradini tipo McCabe sfruttando la curva di equilibrio.

Equazioni di trasferimento e bilancio

In questo caso si applicano le equazioni di trasferimento e di bilancio ad una sezione infinitesima della colonna dz: all’interno di questo strato i rapporti molari delle due fasi cambieranno per un dX per la fase liquida, e per un dY per la fase vapore, con quest’ultimo a segno meno perché il vapore perde una parte di soluto. Si avrà quindi: = quantità di soluto trasferita tra le due fasi.

Quantità di soluto trasferita tra le fasi

= Flusso di materia * superficie infinitesima di interfaccia (relativa all’altezza infinitesima dz) calcolato con una delle equazioni di Fick. Superficie specifica del riempimento, con S = sezione della colonna, a = superficie specifica del materiale di riempimento.

Rappresentazione grafica dell’equazione differenziale da integrare

Si definisce: HTU (Altezza dell’unità di trasferimento), NTU (Numero dell’unità di trasferimento).

Significato dell’unità di trasferimento

L’unità di trasferimento rappresenta un’altezza di riempimento tale da determinare una variazione di composizione DY pari alla forza spingente (Y-Y*), definizione che si ricava ponendo uguale ad 1 l’integrale che descrive il numero di unità di trasferimento NTU.

Calcolo dell'HTU

• G: Portata di gas inerte
• S: Sezione colonna (dal diametro)
• U: Dato del problema
• Y: Sup. specifica del riempimento (da tabelle)

Si ottiene un’altezza (in metri).

Calcolo del NTU

Se la curva di equilibrio è descritta da una curva y=f(x), si utilizza la media logaritmica tra entrata e uscita. Se la curva di equilibrio è descritta da una retta y=mx+q, si utilizza l’approssimazione dei rettangoli.

Calcolo del NTU in caso di curva di equilibrio

Metodo della somma dei rettangoli.