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:
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:
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:
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.:
.
(a) Calcule a vazão de água a ser utilizada na presente absorvedora, considerando que
(b) Se a vazão de água utilizada for a mesma que a calculada no Problema 1 (a), qual será a porcentagem de remoção do
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
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.