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:

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem que projetar uma coluna de recheio para recuperar dióxido de carbono (CO₂) do ar usando um solvente específico. O ar que entra na coluna tem 3% de CO₂ em termos molares, e você quer recuperar 97% desse CO₂. Além disso, a coluna vai operar a 60°F e 1 atm, com uma vazão de gás de 5.000 ft³/min. A curva de equilíbrio fornecida é Y = 1,75 X, onde Y é a razão molar de CO₂ no gás e X no líquido. Para começar, vamos resolver a parte (a), que pede a razão mínima L/G.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que L/G é a razão entre a vazão líquida (L) e a vazão de gás (G). A razão mínima L/G é importante porque indica a eficiência mínima necessária do líquido para capturar o CO₂ do gás. Para encontrar essa razão, usamos a curva de equilíbrio fornecida: Y = 1,75 X.
A relação entre L/G e a curva de equilíbrio, quando buscamos a razão mínima, é dada por:
íí
Aqui, a “Slope da curva de equilíbrio” é o coeficiente que multiplica X na equação Y = 1,75 X, ou seja, 1,75.

Passo 3

Vamos calcular a razão mínima L/G usando a fórmula mencionada:
í
Então, a razão mínima L/G é aproximadamente 0,571.

Resposta

(a) A razão mínima L/G é aproximadamente 0,571.

Exercícios relacionados

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).
Uma absorvedora com 8,5 estágios de equilíbrio está disponível para o tratamento do gás de combustão do Problema 1.
(a) Calcule a vazão de água a ser utilizada na presente absorvedora, considerando que deve ser removido. Calcule também a concentração de na água na saída da absorvedora. R.: 1819
(b) Se a vazão de água utilizada for a mesma que a calculada no Problema 1 (a), qual será a porcentagem de remoção do que pode ser alcançada com essa absorvedora? R.: .
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?
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.