Você deve projetar uma coluna de recheios para recuperar CO2 do ar com um determinado solvente. O ar que entrará na coluna contém 3 % em mol CO2 e uma recuperação de 97 % de CO2 é desejada. A vazão do gás será de 5.000 ft^3 / min e a coluna deve operar a 60^circ F e 1 atm . Pode-se considerar que, no intervalo de funcionamento, a curva de equilíbrio é Y=1,75 X, onde Y e X são razões molares de CO2 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 ^prime / G;
(b) A concentração máxima possível de CO2 no solvente;
© O número de estágios teóricos quando L / G=1,4 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 Kog.ah de 2,5 lbmol/(h.ft ft^3.atm).
Dados: rhoL=62,4 lb / ft^3 ; rhoG=0,0765 lb / ft^3

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:
(LG)mín = 1Slope da curva de equilíbrio 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:
(LG)mín = 11,75 approx 0,571 í
Então, a razão mínima L/G é aproximadamente 0,571.

Resposta

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

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