Resumen de Design of a packed-bed absorption column considering four packing types and applying MATLAB

Antonio José Pérez Sánchez, E. J. Pérez Sánchez, Rutdali María Segura Silva

• español

  En el presente trabajo se diseña una columna de absorción empacada para recuperar ciertas cantidades de etanol contenido en una corriente gaseosa. Se consideran 4 tipos de empaques (anillos Hiflow® metálicos de 50 mm, anillos Pall® cerámicos de 50 mm, anillos Top Pak® metálicos de 50 mm, y anillos VSP® metálicos de 25 mm) con el fin de seleccionar el más apropiado en términos de dimensiones de la columna, caída de presión y resultados de transferencia de masa. Se determinaron varios parámetros de diseño incluyendo diámetro de la columna (D), altura del empaque (Z), coeficiente global de transferencia de masa (Km) y caída de presión gaseosa (P/Z), así como también el número total de unidades de transferencia den fase gaseosa (NtOG), altura total de unidades de transferencia en fase gaseosa (HtOG) y el área superficial efectiva del empaque (ah). El empaque más adecuado de usar en este sistema de absorción constituye los anillos VSP® metálicos de 25 mm, ya que suministra los mayores valores de Km (0.325 kmol/m3.s), y ah (169.57 m-1), así como también los menores valores de tanto Z (0.6 m) y HtOG (0.145 m), significando que suministrará las condiciones más altas de transferencia de masa con las menores dimensiones dela columna. La influencia de los caudales de alimentación de tanto la mezcla gaseosa (QG) y el solvente (mL) sobre D, Z, Km, DP/Z, NtOG y HtOG fue también evaluada para los cuatro tipos de empaques considerados. La metodología de diseño fue resuelta empleando el software MATLAB® versión 7.8.0.347 (R2009a) (Math Works, 2009), y también Microsoft Excel®.

• English

  In the present work, a packed bed absorption column is designed to recover certain amounts of ethanol contained in a gaseous stream. Four packing types (50-mm metal Hiflow® rings, 50-mm ceramic Pall® rings, 50-mm metal Top Pak® rings and 25-mm metal VSP® rings) are considered in order to select the most appropriate one in terms of column dimensions, pressure drop and mass-transfer results. Several design parameters were determined including column diameter (D), packing height (Z), overall mass-transfer coefficient (Km) and gas pressure drop (DP/Z), as well as the overall number of gas-phase transfer units (NtOG), overall height of a gas-phase transfer unit (HtOG) and the effective surface area of packing (ah). The most adequate packing to use for this absorption system constitutes the 25-mm metal VSP® rings, since it provided the greatest values of Km (0.325 kmol/m3.s), and ah (169.57 m-1), as well as the lowest values of both Z (0.6 m) and HtOG (0.145 m), meaning that it will supply the higher mass-transfer conditions with the lowest column dimensions. The influence of both gas mixture (QG) and solvent (mL) feed flowrates on D, Z, Km, DP/Z, NtOG and HtOG was also evaluated for the four packing considered. The design methodology was solved using computing software MATLAB® version 7.8.0.347 (R2009a) (Math Works, 2009), and also Microsoft Excel®.