absorção gasosa

Absorção gasosa

Professor Bento Pereira

Introdução

•A absorção gasosa é atransferência de umcomponente solúvel da fasegasosa para a uma fase liquidaabsorvente e não volátil.

•Remover o soluto presente nogás. Este soluto está na fasegasosa e passará para a faselíquida devido a diferença deconcentrações.

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.

Descrição do Processo

FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃO

Gás = Soluto + Inerte

Água pura Inerte

Água + Soluto


Gás = Amonia + Ar

Água pura Ar

Água + Amonia


Gbase

Ybase

Gtopo

Ytopo

Lbase

Xbase

Ltopo

Xtopo

G = Fluxo molar da fase gasosa;

L = Fluxo molar da fase líquida;

X = Razão molar do soluto na fase

líquida;

Y = Razão molar do soluto na fase

gasosa.


Gbase

Ybase

G’

Gtopo

Ytopo

G’

Lbase

Xbase

L’

Ltopo

Xtopo

L’

G’ = Fluxo molar do inerte na fase

gasosa;

L’ = Fluxo molar do inerte na fase

líquida;

FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE

ABSORÇÃO

Gbase

Ybase

G’

Gtopo

Ytopo

G’

Lbase

Xbase

L’

Ltopo

Xtopo

L’ Balanço de Massa:

Global:

LT + GB = LB + GT

Por componente:

LTXT + GBYB = LBXB + GTYT

Com inerte:

L’XT + G’Y = L’X + G’YT

N

G’

Y

L’X


Gbase

Ybase

G’

Gtopo

Ytopo

G’

Lbase

Xbase

L’

Ltopo

Xtopo

L’ Balanço de Massa:

Com inerte:

L’XT + G’Y = L’X + G’YT

Rearranjando:

L’ (XT - X) = G’ (YT – Y)

N

G’

Y

L’X

TT YXXG

LY )(

'

'


ABSORÇÃO

TT YXXG

LY )(

'

'

XT XB

YT

YB

A linha operacional está acima da

linha de equilíbrio porque para cada

estágio há mais soluto no vapor que

no equilíbrio

Para conhecimento:

• Para converter de fração molar para razão molar:

e

• Calcular o número de estágios:

A

AA

Y

Yy

1 A

AA

X

Xx

1

TB

TB

xx

yy

G

L*

'

'*

Bx = Calculado pela condição

de equilíbrio

EXERCÍCIOS

15

EXEMPLO

Razões 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.


ABSORÇÃO

1) Balanço de Massa:

LTXT + GBYB = LBXB + GTYT99%

EXEMPLO2) Calcular XB

Tendo o valor de YB (sempre fornecido pelo problema), o

valor de XB é facilmente obtido pelo “diagrama de

equilíbrio”.

Pelo gráfico, temos que:

YB = 0,35XB = 0,075

2) Calcular a quantidade de amônia que foiremovida

O enunciado disse que 99% da amônia foi

recuperada. Sabendo que para cada 100 moles

de água, 35 moles são de amônia, então:

99% de 35 moles = 35 x 99/100 = 34,65 moles

de amônia recuperado

EXEMPLO

3) Calcular GTXT

Se entraram 35 moles de amônia, onde

34,65 moles de amônia foram

recuperados, então:

GTYT = 35 – 34,56 = 0,35 moles de amônia

EXEMPLO

O valor dessa subtração sempre será o valor de GTXT, pois

consideraos que apenas 1% do soluto está saindo no

topo, onde este valor pode ser desconsiderado.

Assim, podemos dizer que:

LB = LT + recuperado

4) Substituindo no balanço de massa:

EXEMPLO

GBYB = LBXB + GTYT

GBYB = (LT + recuperado) XB + GTYT

100 x 0,35 = (LT + 34,65) x 0,075 + 0,35

LT = 427 moles de água

Liçã

o 12

: A

bso

rção

e

Strip

pin

g21

Estudo de casos

Um efluente contendo 0.15% em volume de um gás

A, bastante solúvel, é lavado em contracorrente com água

pura, em uma coluna de recheio que opera a pressão

atmosférica. Por questões ambientais sua concentração deve

ser reduzida a 0,01 %. Encontre o número teórico de pratos

da coluna e o fluxo de água para uma condição operacional

de 1,7 vezes o valor de operação mínimo. Assuma os dados

de equilíbrio como sendo y* = 0.03x

Yb = 0,15% = 0,0015

Yt = 0,01% = 0,0001

min'

'7,1

'

'

G

L

G

L

real

xy 03,0

G’

G’

L’Xt = 0

L’Xb =

EXERCÍCIOSabendo que:

O valor de xb pode ser encontrado pela condição de equilíbrio.

y = 0,03x

Quando yb = 0,0015, entao: xb = 0,0015/0,03

xb = 0,05

TB

TB

xx

yy

G

L

min

• Substituindo na fórmula:

• Pelo enunciado:

EXERCÍCIO

028,0005,0

0001,00015,0

min TB

TB

xx

yy

G

L

0476,0028,07,17,1min realreal G

L

G

L

G

L

G

L

• Tendo o L/G real, basta substituir na

fórmula e achar o verdadeiro xb.

• Calculando o número de estágios

EXERCÍCIO

molesxxxx

yy

G

LB

BTB

TB

real

0294,00

0001,00015,00476,0

1 2 3 4 5

0,03

0,06

0,09

0,12

0,15

0,01

XB

YB

1

2

3

4

Serão necessários 4

estágios de equilíbrio

absorção gasosa

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