Absorção gasosa

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Absorção gasosa

  1. 1. Absorção gasosaProfessor Bento Pereira
  2. 2. Introdução•A absorção gasosa é atransferência de umcomponente solúvel da fasegasosa para a uma fase liquidaabsorvente e não volátil.
  3. 3. •Remover o soluto presente nogás. Este soluto está na fasegasosa e passará para a faselíquida devido a diferença deconcentrações.
  4. 4. Aplicações•Sem reação química: recuperaçãode acetona de uma mistura ar-acetona por um fluxo de água.•Com reação química: fabricaçãode ácido nítrico pela absorção deoxido de nitrogênio em água.
  5. 5. Descrição do Processo
  6. 6. FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃOGás = Soluto + InerteÁgua pura InerteÁgua + Soluto
  7. 7. FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃOGás = Amonia + ArÁgua pura ArÁgua + Amonia
  8. 8. FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃOGbaseYbaseGtopoYtopoLbaseXbaseLtopoXtopoG = Fluxo molar da fase gasosa;L = Fluxo molar da fase líquida;X = Razão molar do soluto na faselíquida;Y = Razão molar do soluto na fasegasosa.
  9. 9. FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃOGbaseYbaseG’GtopoYtopoG’LbaseXbaseL’LtopoXtopoL’G’ = Fluxo molar do inerte na fasegasosa;L’ = Fluxo molar do inerte na faselíquida;
  10. 10. FUNCIONAMENTO DA COLUNA DEABSORÇÃOGbaseYbaseG’GtopoYtopoG’LbaseXbaseL’LtopoXtopoL’ Balanço de Massa:Global:LT + GB = LB + GTPor componente:LTXT + GBYB = LBXB + GTYTCom inerte:L’XT + G’Y = L’X + G’YTNG’YL’X
  11. 11. FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃOGbaseYbaseG’GtopoYtopoG’LbaseXbaseL’LtopoXtopoL’ Balanço de Massa:Com inerte:L’XT + G’Y = L’X + G’YTRearranjando:L’ (XT - X) = G’ (YT – Y)NG’YL’XTT YXXGLY )(
  12. 12. FUNCIONAMENTO DA COLUNA DEABSORÇÃOTT YXXGLY )(XT XBYTYBA linha operacional está acima dalinha de equilíbrio porque para cadaestágio há mais soluto no vapor queno equilíbrio
  13. 13. Para conhecimento:• Para converter de fração molar para razãomolar:e• Calcular o número de estágios:AAAYYy1 AAAXXx1TBTBxxyyGL* *Bx = Calculado pela condiçãode equilíbrio
  14. 14. EXERCÍCIOS
  15. 15. 15EXEMPLORazões econômicas e ambientais indicam a necessidade de recuperaruma corrente de gás contendo 35% de amônia e 65% de ar, emvolume. Para tal, um engenheiro químico pretende utilizar uma torrede absorção que opera em contracorrente com água limpa, a umapressão de 1 bar. Considerando os dados da figura abaixo, calcule onúmero mínimo de moles de água necessário, para cada 100 moles degás de entrada, para recuperar 99% da amônia.
  16. 16. FUNCIONAMENTO DA COLUNA DEABSORÇÃO1) Balanço de Massa:LTXT + GBYB = LBXB + GTYT99%
  17. 17. EXEMPLO2) Calcular XBTendo o valor de YB (sempre fornecido pelo problema), ovalor de XB é facilmente obtido pelo “diagrama deequilíbrio”.Pelo gráfico, temos que:YB = 0,35XB = 0,075
  18. 18. 2) Calcular a quantidade de amônia que foiremovidaO enunciado disse que 99% da amônia foirecuperada. Sabendo que para cada 100 molesde água, 35 moles são de amônia, então:99% de 35 moles = 35 x 99/100 = 34,65 molesde amônia recuperadoEXEMPLO
  19. 19. 3) Calcular GTXTSe entraram 35 moles de amônia, onde34,65 moles de amônia foramrecuperados, então:GTYT = 35 – 34,56 = 0,35 moles de amôniaEXEMPLOO valor dessa subtração sempre será o valor de GTXT, poisconsideraos que apenas 1% do soluto está saindo notopo, onde este valor pode ser desconsiderado.
  20. 20. Assim, podemos dizer que:LB = LT + recuperado4) Substituindo no balanço de massa:EXEMPLOGBYB = LBXB + GTYTGBYB = (LT + recuperado) XB + GTYT100 x 0,35 = (LT + 34,65) x 0,075 + 0,35LT = 427 moles de água
  21. 21. Lição12:AbsorçãoeStripping21Estudo de casosUm efluente contendo 0.15% em volume de um gásA, bastante solúvel, é lavado em contracorrente com águapura, em uma coluna de recheio que opera a pressãoatmosférica. Por questões ambientais sua concentração deveser reduzida a 0,01 %. Encontre o número teórico de pratosda coluna e o fluxo de água para uma condição operacionalde 1,7 vezes o valor de operação mínimo. Assuma os dadosde equilíbrio como sendo y* = 0.03x
  22. 22. Yb = 0,15% = 0,0015Yt = 0,01% = 0,0001min7,1GLGLrealxy 03,0G’G’L’Xt =0L’Xb =
  23. 23. EXERCÍCIOSabendo que:O valor de xb pode ser encontrado pela condição de equilíbrio.y = 0,03xQuando yb = 0,0015, entao: xb = 0,0015/0,03xb = 0,05TBTBxxyyGLmin
  24. 24. • Substituindo na fórmula:• Pelo enunciado:EXERCÍCIO028,0005,00001,00015,0min TBTBxxyyGL0476,0028,07,17,1min realreal GLGLGLGL
  25. 25. • Tendo o L/G real, basta substituir nafórmula e achar o verdadeiro xb.• Calculando o número de estágiosEXERCÍCIOmolesxxxxyyGLBBTBTBreal0294,000001,00015,00476,0
  26. 26. 1 2 3 4 50,030,060,090,120,150,01XBYB1234Serão necessários 4estágios de equilíbrio

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