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
.
Exercícios relacionados
Você deve projetar uma coluna de recheios para recuperar
do ar com um determinado solvente. O ar que entrará na coluna contém
em
e uma recuperação de
de
é desejada. A vazão do gás será de
e a coluna deve operar a
e 1 atm . Pode-se considerar que, no intervalo de funcionamento, a curva de equilíbrio é
, onde Y e X são razões molares de
no gás e no líquido, respectivamente. Para as estimativas iniciais do projeto, pode-se considerar uma coluna de diâmetro de 30 cm recheada com selas Intalox de cerâmica de 2 in. Supondo que a solução tem as propriedades da água, calcule:
(a) A razão L mín ;
(b) A concentração máxima possível de no solvente;
© O número de estágios teóricos quando vezes o mínimo;
(d) A vazão de solvente;
(e) A queda de pressão por metro de altura de recheio;
(f) O número total de unidades de transferência, (NTU)oG.
(g) A altura de recheio, utilizando um .ah de 2,5 lbmol/(h.ft
.atm).
Dados:
(a) A razão L mín
(b) A concentração máxima possível de
© O número de estágios teóricos quando
(d) A vazão de solvente;
(e) A queda de pressão por metro de altura de recheio;
(f) O número total de unidades de transferência, (NTU)oG.
(g) A altura de recheio, utilizando um
Dados:
Uma coluna de recheios deve ser projetada para a separação de benzeno de uma mistura gasosa de nitrogênio-benzeno utilizando querosene como solvente. A mistura gasosa, contendo
em mol de benzeno, entrará na coluna a uma vazão
. A coluna opera a 110 kPa e 298 K . Essencialmente, todo benzeno será absorvido pelo querosene. Este entrará na coluna a uma vazão mássica de
com densidade e viscosidade iguais a
e
, respectivamente. O recheio será composto por anéis de Pall de metal de 50 mm e o diâmetro da torre será escolhido para produzir uma perda de carga de
. Determine a fração de inundação (f) e o diâmetro da coluna. Resp.:
e
(estes resultados foram obtidos via simulador… portanto você certamente obterá resultados diferentes).
Um soluto gasoso diluído em uma mistura gasosa deve ser absorvido por um solvente líquido puro em contra-corrente em uma coluna com recheio. A temperatura e a pressão de operação são 293 K e 1 atm, respectivamente. Deseja-se recuperar
do soluto utilizando-se uma vazão de solvente
superior à vazão mínima. Sabe-se que o HTU para esta coluna é de
.
(a) Calcule o número de unidades de transferência;
(b) Calcule a altura de recheio necessária para a realização da operação.
(a) Calcule o número de unidades de transferência;
(b) Calcule a altura de recheio necessária para a realização da operação.
Em uma planta industrial, deseja-se lavar uma corrente de ar contendo
de NO 2 com água pura utilizando uma coluna de absorção recheada, com área transversal de 1,5m2 e 3,5m de altura, pressão de 1 atm . A vazão do ar é de
e a vazão de líquido é de
. A concentração do gás no ar de saída deverá ser
. Caso a água deixe a coluna em equilíbrio com o gás que entra, ela conteria
de NO2.
(a) Qual é a relação L/Lmin.
(b) Calcule o NTU e o HTU para o sistema.
(a) Qual é a relação L/Lmin.
(b) Calcule o NTU e o HTU para o sistema.