Cómo separar un gas de un líquido

Este es un problema común en la ingeniería química (que en realidad se trata principalmente de la separación). Aquí hay unos ejemplos:

Al llevar gas natural del subsuelo a la refinería, la tubería generalmente contiene líquido (de vapores que se han condensado más agua salada). Esto se acumula en grumos de líquido llamados “babosas” que se empujan a lo largo de la tubería. Por lo tanto, la primera operación de ingeniería química es separarlos del gas. Esto se hace dividiendo el flujo en varias tuberías, reduciendo la velocidad, de modo que el líquido ya no llene la tubería y pueda extraerse del fondo. Esto se llama un atracador de babosas.

El mismo proceso básico se utiliza en muchos separadores de otros diseños, es decir, para disminuir el flujo de líquido y gas en un recipiente más grande, de modo que las gotas de líquido pueden caer por gravedad.

También podemos usar un hidrociclón donde las gotas líquidas se arrojan a la pared y se acumulan en el fondo de un cono. ¡Aquí hay un ejemplo de 1916!

Podemos usar una especie de filtro que funciona mediante la captura de gotas que luego se unen mediante un proceso llamado coalescencia. El filtro húmedo atrapa más líquido y cuando las gotas son lo suficientemente grandes, caen a un colector. Aquí hay un separador de líquido de vapor (o gas). El recipiente más grande hace que las grandes gotas caigan y se acumulen en una piscina. El gas / vapor que sale por la parte superior pasa a través de una malla metálica que actúa como un coalescedor,

Para sacar el gas del líquido, podemos usar principios similares, pero a menudo calentamos el líquido para eliminar parte del gas que realmente se disuelve, como aquí para eliminar el aire del agua que entra en una caldera para producir vapor;

Una mezcla heterogénea de un líquido y un gas, que no se separa rápidamente por sí sola bajo la influencia de la gravedad, tendrá una de las siguientes formas:

– Pequeñas burbujas de gas dispersas en el líquido (espuma).

– Pequeñas gotas del líquido dispersado en el gas (niebla o aerosol).

Ambos se pueden separar aumentando artificialmente la ‘gravedad’ por centrifugación.

La pregunta está abierta a diferentes interpretaciones. Abordaré la eliminación de gases no deseados disueltos en un líquido como el agua.

Si burbujea un gas altamente insoluble a través del agua que contiene un gas más soluble, este último será eliminado por el primero.

Otra forma de eliminar un gas disuelto no deseado es calentar el líquido o aplicar un vacío para desgasificarlo. La solubilidad de los gases en líquidos disminuye con el aumento de la temperatura de este último.

Y para evitar dudas, cuando hierve un líquido, las grandes burbujas de gas se deben a la vaporización del líquido y no a gases extraños disueltos.

Hay muchas soluciones a este problema, según el movimiento de la mezcla, el tamaño del dispersor de las gotas de líquido o de las burbujas de gas, y la velocidad de separación requerida. Por supuesto, un líquido típico tendrá una densidad mayor que un gas, por lo que si la mezcla es inactiva, el líquido tenderá a hundirse y el gas se elevará flotantemente. Si el gas es predominante y las gotas líquidas son pequeñas, la mezcla es una “niebla”: una pantalla o medio similar a fieltro puede capturar gotas en su superficie a medida que la fase gaseosa pasa a través del medio. Si las gotas son más grandes, un sistema de placas paralelas o un separador centrífugo puede recoger las gotas de la corriente de gas, que se acelera más fácilmente en una nueva dirección. El líquido a granel arrastrado en el gas o las burbujas grandes en una corriente de líquido generalmente están separadas por una simple “trampa” en la que el flujo de la corriente se ralentiza lo suficiente como para separar las fases por gravedad.

Para gases dispersados ​​en líquido, la separación es moderadamente más difícil. Las burbujas finas no se pueden convencer fácilmente de una corriente de líquido mediante procesos físicos. Puede ser necesario esperar a la gravedad. A veces, las suspensiones de burbujas finas se separarán más rápidamente si se reduce la presión. Esto hace que las burbujas se expandan y se vuelvan más flotantes, por lo que se elevan en el líquido a granel más rápidamente.

Una vez que las burbujas han subido en un líquido, puede haber “espuma”. Existe una amplia gama de técnicas para “romper” las espumas: tensioactivos químicos, calentamiento, roturas mecánicas con flagelos o aerosoles, o, a veces, la espuma debe recogerse por separado del líquido a granel y debe dejarse un tiempo prolongado para asentarse y separarse.

Espero que eso dé un buen punto de partida. La búsqueda basada en palabras clave entre comillas debería ayudar.

Los gases puros pueden separarse del aire enfriándolo primero hasta que se licue, luego destilando selectivamente los componentes a sus diversas temperaturas de ebullición. El proceso puede producir gases de alta pureza pero consume mucha energía.

Se separa, el gas se “gasará” fuera del líquido. Si tiene dos sustancias diferentes, entonces bombearía el gas hacia un tanque de almacenamiento. O lo pasaría a través de un condensador para volverlo a poner en estado líquido. Esto se llama destilación o incluso destilación fraccionada.

Si la sustancia está en estado gaseoso, no hay ningún líquido para separar.

el gas tendría que enfriarse o comprimirse para volver al líquido.