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.