Designing a packed column for ammonia recovery : evaluating two packing types

Abstract

Gas absorption is a mass transfer operation that involves separating components from a gaseous mixture by contacting them with a suitable liquid, typically performed in packed columns. In this study, a packed column was designed for the absorption of gaseous ammonia using water as a solvent, and two types of packing were evaluated: ceramic Raschig rings and metallic Hiflow rings. The use of Hiflow rings resulted in a 30.35% reduction in column diameter compared to Raschig rings. Furthermore, the total pressure drop of the gas-liquid system at 70% flooding was 17.81% lower for Hiflow rings (522.16 Pa/m) than for Raschig rings (615.16 Pa/m). The calculated convective mass transfer coefficients for both liquid and gas phases were also higher when using Hiflow rings compared to Raschig rings. Based on these findings, Hiflow rings are recommended for this mass transfer application due to the smaller column internal diameter and lower pressure drop obtained, as well as the higher mass transfer coefficients achieved with this packing type compared to Raschig rings.

La absorción gaseosa es una operación de transferencia de masa que consiste en la separación de componentes de una mezcla gaseosa mediante el contacto con un líquido adecuado, típicamente llevada a cabo en columnas empacadas. En el presente trabajo se diseñó una columna empacada para efectuar la absorción de amoníaco gaseoso usando agua como solvente y evaluando dos tipos de empaque, anillos Raschig cerámicos y anillos Hiflow metálicos. Los anillos Hiflow redujeron el diámetro de la columna en un 30.35% comparado con los anillos Raschig, mientras que la caída de presión total del sistema gas-líquido a 70% de inundación fue un 17.81% menor para los anillos Hiflow (522.16 Pa/m) que para los anillos Raschig (615.16 Pa/m). Los valores calculados de los coeficientes de transferencia de masa convectivos para las fases líquida y gaseosa fueron superiores para los anillos Hiflow en comparación con los anillos Raschig. Basado en estos resultados, se recomienda los anillos Hiflow para esta aplicación de transferencia de masa, debido a los bajos valores obtenidos para el diámetro interno de la columna y caída de presión, así como también los valores superiores de los coeficientes de transferencia de masa alcanzados para este tipo de empaque comparados con los anillos Raschig.