La separación de productos de mezclas de componentes es una de las operaciones unitarias más comunes en procesos químicos industriales. Muchas de estas operaciones se basan en el contacto difusional de fases, como la absorción y la destilación. Para llevar a cabo estas operaciones, se requiere un dispositivo fundamental: Las torres de absorción o columnas de absorción como también se les conoce.

¿Pero cómo logran estas torres de absorción tal hazaña? En este artículo, vamos a responder esta interrogante y más, describiremos el funcionamiento del proceso de separación. Exploraremos los diferentes tipos de torres de absorción, desde las empacadas hasta las de platos, y discutiremos su aplicación en diversas industrias. También analizaremos los diagramas utilizados para representar el diseño de estas torres, presentando una visión clara y práctica sobre las torres de absorción.

Funcionamiento de las torres de absorción

Conceptos y principios básicos de las torres de absorción

Proceso de absorción de gases y su importancia en las torres de absorción

El proceso de absorción implica el equilibrio entre las moléculas de gas en la fase gaseosa y las moléculas disueltas en el líquido absorbente. Al poner en contacto el gas con el líquido absorbente, las moléculas del gas se disuelven en el líquido, mientras que las moléculas disueltas tienden a regresar a la fase gaseosa. Este equilibrio dinámico permite la separación de los componentes deseados y es fundamental para el funcionamiento eficiente de las torres de absorción.

¿Cuál es la función de una torre de absorción?

Las torres de absorción se utilizan para separar componentes gaseosos de una mezcla al hacerlos reaccionar o disolverlos en un líquido absorbente. La finalidad es lograr un contacto entre el gas y el líquido para permitir la transferencia de los componentes deseados. El diseño de la torre se basa en el equilibrio de absorción, donde la afinidad del gas por el líquido determina la cantidad de soluto absorbido.

Tipos de torres de absorción

Las columnas de absorción pueden ser clasificadas de la siguiente manera:

• Torres empacadas: Las torres de absorción empacadas utilizan materiales de relleno, como empaques o estructuras reticuladas, para proporcionar una gran área de contacto entre el gas y el líquido. Los empaques favorecen el contacto entre ambas fases y permiten una transferencia eficiente de los componentes gaseosos al líquido absorbente. Los tipos comunes de empaques incluyen anillos Raschig, esferas de cerámica y estructuras de malla metálica.
• Torres de platos: Las torres de absorción de platos constan de bandejas perforadas colocadas a intervalos en la columna. Cada plato proporciona una etapa de equilibrio donde ocurre la transferencia de los componentes gaseosos al líquido absorbente. El líquido fluye a través de los platos en sentido descendente, mientras que el gas asciende a través de orificios en los platos. Este diseño permite un contacto eficiente entre las dos fases y una mayor eficiencia de separación.

También, existen columnas de absorción que utilizan diseños especiales para lograr una óptima separación de componentes gaseosos. Estas columnas pueden emplear diferentes configuraciones internas, como redistribuidores de líquido y distribuidores de gas, para mejorar la eficiencia de la absorción. Las columnas de absorción son ampliamente utilizadas en la industria petroquímica, química y ambiental para aplicaciones de producción y control de emisiones.

Importancia y funcionamiento de las torres de absorción en la industria

Aplicaciones industriales de las torres de absorción

Las torres de absorción tienen una amplia gama de aplicaciones en las industrias química y petroquímica, entre las cuales podemos destacar las siguientes:

• En la industria petroquímica, se utilizan para la producción de soluciones ácidas o básicas, como ácido clorhídrico e hidróxido de amonio. También se emplean para la recuperación de gases ácidos, como el dióxido de azufre.
• En la industria química, las torres de absorción se utilizan para la eliminación de gases contaminantes, como el dióxido de azufre y los compuestos clorados. Además, juegan un papel importante en el control de emisiones para reducir el impacto ambiental.

Ventajas y desafíos en el funcionamiento de las torres de absorción

Las torres de absorción ofrecen varias ventajas, como una alta eficiencia de separación, flexibilidad en la selección del absorbente y la posibilidad de adaptarse a diferentes aplicaciones industriales. Sin embargo, también presentan desafíos, como la caída de presión y la posible formación de espumas, que deben ser gestionados adecuadamente para garantizar un funcionamiento óptimo.

Ejemplos de sectores industriales que utilizan torres de absorción

Las torres de absorción son ampliamente utilizadas en sectores como la industria química, petroquímica, farmacéutica, de alimentos y bebidas, y medioambiental. Estas industrias requieren la separación de componentes gaseosos, el control de emisiones y la producción de soluciones químicas, donde las torres de absorción desempeñan un papel crucial.

Diseño y diagramas de torres de absorción

Componentes clave en el diseño de una torre de absorción

Descripción de los elementos principales en una torre de absorción

Las torres de absorción constan de varios elementos esenciales para su operación efectiva. Entre ellos se encuentran:

• Entrada de gas y líquido: Las corrientes de gas y líquido ingresan a la torre a través de puntos de entrada separados. Esto permite un flujo continuo y controlado de ambos componentes.
• Relleno o platos: El relleno, utilizado en las torres empacadas, o los platos perforados, empleados en las torres de platos, son elementos clave para lograr el contacto entre el gas y el líquido. Proporcionan una amplia superficie de interacción y facilitan la transferencia de los componentes gaseosos al líquido absorbente.
• Redistribuidores y distribuidores: Estos componentes se utilizan para asegurar una distribución uniforme del líquido absorbente sobre el relleno o los platos, asegurando así un contacto eficiente con el gas.
• Salida de gas y líquido: Las corrientes de gas y líquido se separan en los puntos de salida respectivos. El gas tratado se libera en la parte superior de la torre, mientras que el líquido absorbente se recoge en la parte inferior para su posterior procesamiento.

Función y características de las bandejas o empaques utilizados en las columnas de absorción

En las torres de platos, las bandejas perforadas desempeñan un papel importante al proporcionar etapas de equilibrio. Estas bandejas están diseñadas con orificios que permiten el paso del gas a través del líquido y su posterior separación. La geometría y el diseño de las bandejas se optimizan para asegurar una distribución uniforme del líquido y maximizar el contacto gas-líquido.

En el caso de las torres empacadas, los empaques tienen la función de aumentar la superficie de contacto entre el gas y el líquido. Existen diferentes tipos de empaques, como anillos Raschig, esferas de cerámica y estructuras de malla metálica, que ofrecen características particulares en términos de área superficial, caída de presión y eficiencia de transferencia.

Diagramas de torres de absorción