La absorción es una operación unitaria controlada por la trasferencia de materia que consiste en eliminar un componente de interés presente en una corriente gaseosa mediante la utilización de un disolvente líquido que arrastra consigo dicho compuesto de interés.
Este proceso suele llevarse a cabo en contracorriente, es decir, introduciendo la corriente gaseosa por la parte inferior del recipiente, que ascenderá por diferencia de presión, y la corriente de disolvente líquido por la parte superior, que caerá por gravedad.
Para conseguir el contacto íntimo de las fases, líquido y gas, ambas operaciones utilizan el mismo tipo de equipo empleado en la destilación, es decir, torres de platos, torres de relleno, torres de pulverización y columnas de burbujeo.
Los mecanismos más utilizados para conseguir este fin son:
- Dividir el gas en pequeñas burbujas en una superficie líquida continua (torres de burbujeo),
- Separar el líquido en películas que fluyan a través de una fase gaseosa continua (torre de relleno),
- Convertir el líquido en gotas de pequeño tamaño que caigan a través de una fase gaseosa continua
Cada uno de estos mecanismos favorece un tipo de transferencia, y según los requisitos que deseemos alcanzar será más recomendable utilizar un tipo de columna u otro.
La absorción química se caracteriza por la presencia de reacción química entre el compuesto a eliminar y el disolvente empleado. Dependiendo del tipo de disolvente, de las condiciones de circulación de ambas fases y de la velocidad a la que se den tanto la transferencia de materia entre las fases como la reacción química, la columna de absorción adoptará un tipo y otro de configuración.
Es necesario señalar que la reacción química existente suele ser de tipo reversible o irreversible, por lo que será posible la posterior recuperación del disolvente empleado.
REACCIONES REVERSIBLES
Existe una reacción química entre el compuesto gaseoso objetivo y un compuesto de la fase líquida que es reversible en función de las condiciones de operación. El compuesto, por tanto, presentará una fracción en forma acuosa que tendrá una fracción en forma vapor será proporcional a la temperatura. Este tipo de reacciones es difícil de modelar por su naturaleza no lineal, pero permiten la regeneración del compuesto absorbente en una etapa de stripping o desorción mediante temperatura. Un ejemplo de este tipo de absorción es la absorción de CO2 en una solución de monoetanolamina (MEA).
REACCIONES IRREVERSIBLES
El compuesto absorbido reacciona con un componente de la fase líquida para formar un producto que no se descompone por acción de la temperatura. Un ejemplo de este caso es la absorción de H2S en soluciones de hierro para formar un fango de partículas de azufre.
En la absorción quimica, se puede obtener como resultado los siguientes casos:
Caso a) Absorción acompañada por una reacción de primer orden, para el caso reversible:
Caso b) Absorción acompañada por una reacción irreversible muy rápida de segundo orden
Caso c) Absorción acompañada de una reacción reversible muy rápida de segundo orden.
Caso d) Absorción simultánea de dos o más gases que reaccionan rápidamente con un componente en el líquido.
Caso e) Dos gases que se disuelven en un medio inerte y, luego, reaccionan entre sí.
La reacción entre el soluto absorbido y un reactivo produce dos hechos favorables a la rapidez de absorción:
- la destrucción del soluto absorbido al formar un compuesto reduce la presión parcial en el equilibrio del soluto y, en consecuencia, aumenta la diferencia de concentración entre el gas y la interfase; aumenta también la rapidez de absorción;
- el coeficiente de transferencia de masa de la fase líquida aumenta en magnitud, lo cual también contribuye a incrementar la rapidez de absorción
BIBLIOGRAFIA
- Treybal, R.E. Operaciones de transferencia de masa. 2ª Edición. McGraw-Hill. México, 1990.
- Ollero de Castro Pedro (2020). Fundamentos de las operaciones de separación de transferencia de masa. Editorial Universidad de Sevilla.