Absorbimento in sistemi isotermi diluiti

Nel caso di SISTEMI ISOTERMI DILUITI, l'equazione di KREMSER può essere utilizzata per valutare il numero di stadi teorici richiesti dall'unità di absorbimento:

Equazione di Kremser valida per sistemi isotermi e diluiti

dove:

x , y = frazioni molari del composto scambiato in fase liquida e gassosa
m = pendenza della retta di equilibrio
L , G = portata di solvente e gas

Nel nostro caso possiamo operare delle semplificazioni:

x_in = 0 poichè il solvente è acqua pura.
y_out / y_in <= 0,01 poichè si vuole un recupero di acetone del 99%.
L sarà valutata avvalendosi della seguente regola euristica:

Pur operando mediante criteri di short cut possiamo osservare le conseguenze legate alla variazione delle principali variabili operative.

Pressione della colonna di assorbimento

Supponiamo di raddoppiare la pressione P_T della colonna di assorbimento.

Dall'equazione:

possiamo vedere che L si riduce di un fattore 2 (si dimezza);

poichè L/(m*G) = 1,4: il numero di stadi N non varia;

bassi valori di L significano che l'alimentazione alla distillazione sarà più concentrata e quindi:

diminuisce R=L/D
diminuisce la portata di vapore V
diminuisce il diametro della colonna di distillazione D_c
diminuiscono le dimensioni del ribollitore e del condensatore
diminuiscono le portate delle utilities: vapore e acqua di raffreddamento:

il diametro della colonna di assorbimento D_asi riduce per effetto della variazione di densità e per una portata di liquido minore;

si rende necessario l'utilizzo di un compressore per il gas in ingresso alla colonna di assorbimento e, poichè queste apparecchiature sono molto costose, normalmente l'aumento di pressione non ripaga delle spese relative all'utilizzo di tali apparecchiature.

In alcuni casi si può pensare di innalzare la pressione dello stadio di assorbimento pompando un liquido già in pressione proveniente da un'altra zona dell'impianto.

IN ALTRI TERMINI LA DIMINUZIONE DELLA PORTATA DI SOLVENTE ALIMENTATA ALL'ASSORBITORE HA NUMEROSI EFFETTI SULL'UNITA' DI DISTILLAZIONE MA NON SUL NUMERO DI STADI DELLA COLONNA DI ASSORBIMENTO.

Utilizzo dell' MIBK come solvente

Per il sistema acqua-acetone, il valore di m=pendenza della retta di equilibrio è dato dalla seguente equazione:

Possiamo vedere che, se utilizziamo MIBK (metilisobutilketone) al posto dell'acqua come solvente, otteniamo una miscela idealecon l'acetone e quindi gamma passa da 6.7 a 1.

In tal caso applicando l'equazione:

ci accorgiamo che la portata di liquido diminuisce con l'utilizzo dell'MIBK producendo nuovamente gli stessi benefici visti poco fa sulla distillazione (abbassamento dei costi) ma lasciando inalterato il valore del numero di stadi della colonna di assorbimento.

Temperatura della colonna di absorbimeto:

Un aumento della temperatura dell'acqua alimentata alla colonna di absorbimeto produrrebbe un incremento di gamma e soprattutto un incremento della tensione di vapore.

Di conseguenza si otterrebbe un aumento di m e quindi della portata L di liquido.

Il tutto lascerebbe invariato il numero di stadi dell'assorbimento ma aumenterebbe i costi della colonna di distillazione.