Exercícios de Absorção Gasosa

Universidade Federal Rural do Semi-Árido Centro de Engenharias Departamento de Engenharia e Tecnologia Curso: Engenharia Química Prof a. Geraldine Nóbrega Disciplina: Operações Unitárias III

Exercícios de absorção gasosa 1) Uma coluna de absorção possui um corrente de entrada de 40m 3/h formada por uma mistura gasosa de composição 35% em volume de amoníaco e 65% em volume de ar. A absorção é realizada a contracorrente com água que 2% em peso de amoníaco, a 20C e 1atm, se deseja recuperar 90% do amoníaco contido na mistura gasosa. Tabela 1. Dados de equilíbrio amoníaco-ar, 20 C e 1atm. x 0,0207 0,0502 0,0957 0,1371 0,1748 0,2096 0,2411

y 0,0157 0,0417 0,0915 0,1500 0,2184 0,2987 0,3921

X 0,0211 0,0529 0,1059 0,1587 0,2118 0,2647 0,3177

Y 0,0160 0,0435 0,1008 0,1765 0,2794 0,4259 0,6450

Calcule: a) A quantidade mínima de solvente a ser aplicado isento de soluto;  b) A massa de soluto removido em 24 horas de operação para uma vazão de trabalho com 35% acima da condição mínima; c) O número de etapas necessárias sabendo que a eficiência do prato é 30%;

2) Uma mistura amoníaco-ar de composição 3% em volume de amoníaco é tratada em contracorrente com água em uma coluna de absorção para reduzir a concentração de amoníaco da fase gasosa a 0,05% em volume. A coluna é alimentada com 1500 m 3/h de gás a 30 C e 1 atm. Para este intervalo de concentração a relação de equilíbrio para soluções aquosas de amoníaco é dada por:  = 0,746 Sendo  x e  y  as concentrações em fração molar de amoníaco na fase líquida e gasosa respectivamente. respectivamente. Calcule: a) A quantidade mínima de água a ser aplicada  b) O número de etapas teóricas necessárias a ser aplicada para uma quantidade de água a 60% a mais que a condição mínima. 3) Em uma coluna de absorção recheada com anéis de Raschig cerâmicos de 3 1’’ são tratados 750 m /h de uma mistura amoníaco-ar de composição 3% em volume de amoníaco, a 20 C e 1 atm. Como líquido absorvente se aplica água que alimenta a coluna no topo. Calcule o diâmetro da coluna sabendo que a velocidade mássica do gás é 60% da velocidade de inundação e que a relação entre o peso do gás e do líquido é uma unidade. (a p/3=532 m2/m3; L=1cp)

4) Em um processo de fermentação temos a produção de duas correntes, uma líquida rica em álcool etílico e uma gasosa rica em CO 2 contaminada com álcool. O álcool deve ser recuperado da corrente gasosa em uma coluna de absorção utilizando água com absorvente. Os dados de equilíbrio obedecem a equação  = 0,5 . O  processo deve ser executado com objetivo de recuperar 85% do álcool presente na corrente gasosa que tem uma concentração de 2,5%. O gás tratado tem uma vazão de 100 Kmol/h. Determine: a) A razão ( L/G)min para o processo.  b) As concentrações do topo e base se trabalharmos com uma vazão de líquido 25% maior que a mínima. c) O número de pratos teóricos. 5) Para secar ar úmido se aplica uma coluna de absorção com recheio utilizando como líquido absorvente uma solução de soda caustica com 50% em peso. O ar alimenta a colina com umidade absoluta de 0,012 Kg de água/Kg de ar seco e a umidade deve ser 0,003 Kg de água /Kg de ar seco na saída da coluna. Calcule a altura necessária da coluna para um HETP equivalente a 90 cm sabendo que a quantidade aplicada é 40% superior à condição mínima. Os dados de equilíbrio para este sistema a temperatura de operação, são expressos em razão molar (Y em mols de água por mol de ar seco, e X em mols de água por mol de soda cáustica), representados na tabela 2. Tabela 2. Dados de equilíbrio água-ar. X 0 1 2 3 4 5 6

Y 0 0,0004 0,0011 0,0028 0,0067 0,0100 0,0126

X 7 8 9 10 12 16

Y 0,0142 0,0157 0,0170 0,0177 0,0190 0,0202

6) A corrente de ar que passa por um sistema de ventilação industrial a 755 mm de Hg encerra 4% de amônia em volume. Pretende-se recuperar a amônia por lavagem em contracorrente com água a 28C numa coluna de recheio, empregando-se 40% de água a mais do que a quantidade mínima necessária para obter 99,5% de recuperação da amônia inicialmente presente no gás. Calcular a vazaão de ágau a ser empregada para uma vazaão de gás igual a 200 Kmol/h e fazer uma estimativa da altura da torre, sabendo que a ltura de unidade de transferência é 0,52m. Para as condições especificadas, os dados de equilíbrio do sistema poderão ser representados pela seguinte relação:  y 1,154 x . 