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.

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.

Exercícios relacionados

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?
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:
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.
Você deve projetar uma coluna de recheios para recuperar de acetona do ar com água como solvente. O ar entra com em moles de acetona. A coluna absorvedora é equipada com sistema de resfriamento, sendo mantida a e 1 atm , de modo a produzir uma corrente com em moles de acetona. Água é alimentada com em moles de acetona. A torre é projetada para operar com da velocidade de inundação.
a) Qual seria a vazão de solvente para uma vazão de gás de (para e )? Resp. 3820lb/h
b) Quantas unidades de transferências são necessárias, com base na força motriz global via fase gás (NTU) ? Resp. N
c) Se a torre for equipada com anéis de Raschig de 1 polegada, qual deveria ser a altura da torre recheada ? Resp.
Dados experimentais da mistura:
Densidade média do sistema: ;
); (@ Ponto de ebulição normal)
Para o equilíbrio,
assuma:
Considere também que a pressão de vapor da acetona a é de .