Absorção e Esgotamento Projeto de colunas de recheio

Apresentação em tema: "Absorção e Esgotamento Projeto de colunas de recheio"— Transcrição da apresentação:

1 Absorção e Esgotamento Projeto de colunas de recheio
Prof. Dr. Antonio José de Almeida Meirelles Doutoranda Simone Monteiro e Silva

2

3 Forneça uma ampla superfície interfacial gás-líquido
Quais são as características desejadas de um RECHEIO Forneça uma ampla superfície interfacial gás-líquido Forneça boa molhabilidade (ser facilmente coberto por um filme de líquido) Admita espaços vazios entre os filmes de líquido para o escoamento do vapor No caso de recheios aleatórios garantir uma Razão Mínima de 8:1 entre o diâmetro da coluna e o diâmetro do recheio Ser inerte em relação ao liquido e ao gás Ter baixo custo Ser de fácil manuseio e instalação

4 Projeto de Colunas de Recheio
Informações disponíveis: vazão e concentração da corrente de entrada e alguma informação sobre uma das correntes de saída (pureza do produto, recuperação desejada ou perda máxima admitida do composto que se transfere, etc) Decisões e Cálculos a serem feitos Qual é a outra corrente a ser usada no processo: para ABSORÇÃO, Qual o solvente? Para ESGOTAMENTO, Qual o gás de arraste? Qual a vazão de solvente ou de gás de arraste? Calcular todas as Vazões e Concentrações das correntes de saída. Selecionar o Recheio a ser empregado. Determinar um diâmetro adequado para o equipamento. Determinar a Área de Transferência de Massa. Determinar a Altura do Recheio.

5 Região de INUNDAÇÃO do leito: Arraste de líquido pelo gás, acúmulo de líquido em regiões do leito sendo borbulhado pelo gás log G’st L’st

6 Filmes molhando o recheio
RETENÇÃO DE LÍQUIDO sobre o recheio (HOLD UP) Operacional: líquido que constantemente percorre o recheio, sendo regular e rapidamente substituído por líquido novo. Filmes molhando o recheio Estático: líquido estagnado, substituído lentamente. Este líquido não drena após a interrupção do fluxo. Poças entre as partículas do recheio

7 Figura 6.34 Inundação e queda de pressão em colunas de recheio (Treyball, pág 195, 3ª ed)

8 Gi Vazão molar de Inertes na fase gasosa (Kmol A)/h Gt Vazão molar total de gás Kmol (A+B)/h G´i Vazão mássica de inertes na fase gasosa (kg A)/h G´t Vazão mássica total de gás kg (A+B)/h G´st Velocidade mássica total superficial de gás kg (A+B)/(m2.h) Li Vazão molar de Inertes na fase líquida Lt Vazão molar total de líquido L´i Vazão mássica de inertes na fase líquida kg A/h L´t Vazão mássica total de líquido L´st Velocidade mássica total superficial de líquido

9 anel de Raschig empacotado regularmente (vista superior)
Tabela Características de recheios aleatórios (R. Treybal, cap 6, 1980) anel de Raschig empacotado regularmente (vista superior)  Cf = fator de recheio, escoamento bifásico, constante empírica CD = constante empírica  = porosidade do leito fixo (seco), volume vazio/ volume do leito ap = área específica do recheio

10 Perda de carga (entre 200 N/m2 a 400 N/m2).
2. Cálculo de colunas de recheio 2.1 Diâmetro (Ds) Perda de carga (entre 200 N/m2 a 400 N/m2). Limite de inundação da coluna Figura 6.34 do Treyball fornece a velocidade mássica (kg/m2·s)

11 0,035

12

13 2.3 Área Efetiva de Transferência de Massa do Recheio (ae)

14 Modelo de Onda e Colaboradores para ae
2.3 Área Efetiva de Transferência de Massa do Recheio (ae) Recheios Aleatórios Modelo de Onda e Colaboradores para ae ae = área efetiva do recheio por unidade de volume do leito, m2/m3; ap = área seca do recheio, m2/m3; = tensão superficial crítica do material do recheio, N/m; = tensão superficial do líquido, N/m;

15 Forças inerciais vs viscosas;
NÚMEROS ADIMENSIONAIS Reynolds: Forças inerciais vs viscosas; Froude: Forças inerciais vs gravitacionais; Weber: Forças inerciais vs superfíciais; L'st=velocidade mássica total superficial do líquido, kg/m2·s; = viscosidade do líquido, kg/m.s. = densidade do líquido, kg/m3; g = aceleração da gravidade, m/s2;

16 Tensão crítica do material (σc)
(N/m) Carbono 0,056 Cerâmica 0,061 Vidro 0,073 Parafina 0,020 Polietileno 0,033 Polivinilclorido 0,040 Aço 0,075

17 Coeficiente da Fase Líquida

18 Coeficiente da Fase Gasosa

19 Coeficiente Global de Transferência de Massa

20 Absorção:

21 Dessorção:

22 3) Cálculo da área necessária para transferência de massa
MA = Taxa molar de transf. de massa do soluto A, kmol de A/s NA = Fluxo molar de transf. de massa do soluto A, kmol de A/(m2·s) AT = Área de transferência de massa, m2

23 AT = área de transferência de massa, m2;
2.4 Altura (H) AT = área de transferência de massa, m2; S = área de secção da coluna, m2; H = altura do leito, m; ae = área efetiva do recheio por unidade de volume do leito, m2/m3;

24 Absorção: Vazão mínima de solvente

25 Dessorção: Vazão mínima de gás de arraste

26 CURVA DE EQUILÍBRIO NÃO-LINEAR

27

28 Diâmetro característico *
Recheio Tamanho Nominal Diâmetro característico * mm pol Anéis de Rasching 13 0,5 0,01774 25 1 0,0356 38 1,5 0,0530 50 2 0,0725 Selas de Berl 0,31622 0,0320 0,0472 *Diâmetro de uma esfera com área igual a de uma partícula de recheio