Uma mistura ar-
com
em mol de
a
e 1atm será alimentada em uma coluna de recheios (selas de Berls cerâmicas de 1,5 in) para a recuperação do
utilizando água como solvente. A vazão mássica de água por unidade de área será de
), e a vazão mássica de gás por unidade de área de
). Assuma que a temperatura da coluna fica constante em
, temperatura na qual a relação da solubilidade de gás segue a lei de Henry, p = H.x, onde p é a pressão parcial da amônia na solução, x é a fração molar da amônia no líquido e H é a constante da lei de Henry, igual a 2,7 atm/fração molar.
(a) Calcule a altura de recheio requerida para a absorção de
do
. Dado:
; Resp.:
.
(b) Calcule o fluxo mínimo de água em lb/(h.ft²) para absorção de
do
.
© É sugerido o uso de anéis de Hiflow cerâmicos de 1,5 in ao invés de selas Berl. Quais mudanças essa troca iria causar em
, queda de pressão, vazão máxima de líquido,
, altura da coluna, diâmetro da coluna, (HTU)og e (NTU)og?
(a) Calcule a altura de recheio requerida para a absorção de
(b) Calcule o fluxo mínimo de água em lb/(h.ft²) para absorção de
© É sugerido o uso de anéis de Hiflow cerâmicos de 1,5 in ao invés de selas Berl. Quais mudanças essa troca iria causar em
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma mistura de ar com
em mol de
a
e 1 atm de pressão. Essa mistura vai entrar numa coluna de recheios para recuperar a amônia usando água como solvente. A pergunta (a) quer que a gente calcule a altura de recheio necessária para absorver 90% da
.
Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos:
- Lei de Henry: Relaciona a pressão parcial de um gás na solução com a fração molar do gás no líquido.
- HTU (Height of Transfer Unit): É uma medida de eficiência de transferência de massa em uma coluna de absorção.
- NTU (Number of Transfer Units): Número total de unidades de transferência necessárias para alcançar a absorção desejada.
Passo 2
Primeiro, vamos aplicar a Lei de Henry, que nos diz que:
Onde:
-
é a pressão parcial da amônia na solução, -
é a fração molar da amônia no líquido, -
é a constante da Lei de Henry, que é .
Isso nos ajuda a relacionar a concentração de amônia no líquido com a pressão parcial no gás.
Passo 3
Agora, vamos entender o que significa absorver 90% da
. Isso quer dizer que queremos remover 90% da amônia presente no gás, deixando apenas 10%.
A relação entre HTU e NTU é dada por:
Onde
é a concentração inicial e
é a concentração final. Para 90% de absorção, podemos usar simplificações específicas de projeto.
Passo 4
Dado que
e queremos absorver 90% da
, podemos calcular o número total de unidades de transferência necessárias.
Usando a fórmula simplificada para sistemas de absorção:
Passo 5
Agora, multiplicamos o número de unidades de transferência (NTU) pelo HTU para encontrar a altura total de recheio necessária:
Arredondando, temos aproximadamente
.
Resposta
A altura de recheio requerida para a absorção de
do
é aproximadamente
.