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.
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?
(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
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:
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.
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:
a) Qual seria a vazão de solvente para uma vazão de gás de
b) Quantas unidades de transferências são necessárias, com base na força motriz global via fase gás (NTU)
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:
Para o equilíbrio,
assuma:
Considere também que a pressão de vapor da acetona a
é de
.