Exercícios: Coluna de recheio para a ABSORÇÃO Exercício 1: Altura da coluna de recheio para absorção. Um gás solúvel diluído presente no ar é absorvido utilizando água pura numa coluna de absorção com recheio. A relação de equilíbrio nas condições de operação pode representada pela expressão y*= 0,06x. As frações molares do soluto, das correntes na coluna são representadas na tabela abaixo: Se Hx=0,24 m e Hy=0,36 m, qual a altura da coluna de recheio necessária para a separação ? Dados: Hx = 0,24 m e Hy = 0,36 m A relação de equilíbrio: y*= 0,06x As frações molares do soluto na coluna: e Relação entre os coeficientes molares volumétricos GLOBAL e PELICULAR: 1

Balanço material para o soluto: Consideração, sistema diluído (relação de equilíbrio e fração molar do gás à entrada) Consideração: Coluna com pequena altura de recheio (ZT), porque a recuperação é modesta: 2

15ª questão (3ª Lista OP2 2013) Dados: Recuperação: 99% (a) Cálculo de ZT fase gasosa Obs: assumido sistema diluído (yb pequeno) (1) (2) Substituindo (2) em (1) Driving force para absorção na base da coluna: Driving force para absorção no topo da coluna: 4

(b) Que porcentagem da resistência total à transferência de massa localiza-se na fase gasosa? Obs: Resistência à transferência de massa é o INVERSO do coeficiente de transferência de massa, assim: % resistência localiza-se na fase gasosa: (c) Cálculo de ZT fase líquida ou empregando N0x e H0x Driving force na base da coluna: Driving force no topo da coluna: 5

Considerações finais: Entretanto fornecem o mesmo valor para ZT 14ª questão (3ª Lista OP2 2013) Dados: Recheio: selas de Berl de 1,0 in (FP =110) Peso molecular médio do gás à entrada: Cálculo da taxa molar de gás à entrada da coluna (gás ideal): 6

Q= vazão volumétrica de gás e V = taxa molar de gás Cálculo da taxa molar de gás: Taxa mássica de gás: Cálculo do fluxo mássico de gás operacional na coluna: Como calcular Gx ??? Considerando que o fluxo mássico operacional na coluna é a METADE da condição de inundação, então (dado empírico USUAL): Ordenada do diagrama de queda de pressão em coluna recheada (com a curva de inundação): Para as variáveis nas seguintes unidades: 7

Densidade do gás: 8

A torre disponível NÃO É SATISFATÓRIA Quando o líquido absorvedor estiver isento de soluto , i.e Expressão alternativa que utiliza o fator de absorção pode ser utilizada: Número de Unidade de Transferência: Fator de Absorção: para a L e V taxas ou fluxos MOLARES, então: Altura de unidade de transferência: (ver tabela do exercício) Altura da coluna: Avaliação final: Altura necessária = 30 ft Altura disponível: 12 ft A torre disponível NÃO É SATISFATÓRIA 9

20ª questão (3ª Lista OP2 2013) Taxas mássicas/descargas das correntes (20 °C ou 68 °F e 1,0 atm): Gás (ar puro): 680 kg/h Líquido (água pura): 9000 kg/h Coluna de recheio (Intalox cerâmico de ½ in, Fator de empacotamento FP = 200) Altura = 9,0 m e Diâmetro de 0,42 m Informação adicional Cálculo da queda de pressão (diagramas empíricos): Abscissa (adimensional) : Valores clássicos para água (devem estar no sangue): Abscissa do diagrama : Fluxo de gás na coluna: 10

Coluna encontra-se AFOGADA Ordenada do diagrama : Avaliação final: Coluna encontra-se AFOGADA 11