Absorción de CO2 en una columna de burbujeo de flujo paralelo-descendente

Abstract

El calentamiento global está obligando a la humanidad a buscar alternativas para disminuir y controlar la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera. La absorción química es uno de los métodos viables en la captura de este gas e incluso se ha utilizado a escala industrial. Los sistemas hidróxido/carbonato y carbonato/bicarbonato han sido estudiados en la absorción química del CO2 desde la primera mitad del siglo XX, y en las décadas recientes han sido retomados para procesos de captura de carbono posterior a la quema de combustibles fósiles. Esta tesis contribuye al estudio de la transferencia de masa y equilibrio del proceso de absorción de CO2 en agua y soluciones acuosas, usando una columna de burbujeo de flujo paralelo-descendente de 5cm de diámetro y 1m de altura, operada a presión atmosférica y a una temperatura de 25°C; usando un flujo de gas de 1.01x10-4 m3/s, con un contenido de CO2 altamente puro (99.5%) y un flujo de líquido de 6.32 x10-5 m3/s, en recirculación total. A partir de los datos experimentales en la absorción de CO2 en agua se obtuvo el coeficiente de transferencia de masa en la fase líquida, k_Al a=0.0092 s^(-1), la fracción volumétrica promedio, ε_g=0.015, el área interfacial específica, a=28m^2/m^3, y el diámetro promedio de burbujas d_p=3.2mm. En cuanto a la absorción química de CO2 con hidróxido se emplearon soluciones de NaOH y KOH a tres diferentes concentraciones iniciales: 0.1, 0.3, y 0.5 M. El coeficiente de transferencia de masa volumétrico fue calculado basado en la teoría de doble película, y se encontraron valores que oscilan en el intervalo de 0.0123<k_Al a<0.0191 s^(-1) y 0.0102<k_Al a<0.0175 s^(-1), para las soluciones de NaOH y KOH, respectivamente. Además, soluciones de NaHCO3 y KHCO3 a las mismas concentraciones iniciales fueron utilizadas para evaluar su capacidad de absorción.