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?

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 çã.
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:
çã

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:
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.
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.