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.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado nos fala sobre um processo de absorção gasosa em uma coluna com contra-corrente e recheio. A gente precisa calcular duas coisas:
a) O número de unidades de transferência (NTU).
b) A altura de recheio necessária para realizar a operação.
Para resolver isso, vamos utilizar conceitos de transferência de massa em processos de absorção, especificamente o método das unidades de transferência.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o Número de Unidades de Transferência (NTU). O NTU é uma medida de quantas etapas teóricas de transferência de massa ocorrem na coluna de absorção. Ele nos ajuda a dimensionar a coluna para que a absorção desejada aconteça.
A fórmula básica para calcular o NTU em uma coluna de absorção é:
Onde:
-
é a vazão de solvente real. -
é a vazão mínima de solvente necessária para atingir a recuperação desejada.
Passo 3
Primeiro, precisamos encontrar a relação entre
e
. O enunciado nos diz que a vazão de solvente utilizada é 50% superior à vazão mínima. Isso significa:
Agora, substituímos na fórmula do NTU:
Passo 4
Agora que temos o NTU, podemos calcular a altura de recheio necessária usando a relação entre NTU e HTU (Height of Transfer Unit):
Dado que
e
:
Arredondando, temos aproximadamente 0,66 metros.
Resposta
a) O número de unidades de transferência (NTU) é aproximadamente 1,10.
b) A altura de recheio necessária para a operação é de aproximadamente 0,66 metros.