Um absorvedor vai recuperar
do álcool etílico de uma corrente proveniente de uma fermentação, a qual tem uma vazão de
, a
e 110 kPa e contém
(mol) de CO2. O álcool etílico vai ser removido com água (
e 110 kPa ) numa coluna de pratos, isobárica e isotérmica, sendo a vazão empregada
superior à vazão mínima. Calcule o número de estágios (andares) em equilíbrio. ()
Considere: pressão de vapor do etanol (
e 110 kPa )
Coeficiente de atividade a diluição infinita (etanol em água a
)
Coeficiente de atividade a diluição infinita (etanol em água a
Passo 1
O enunciado descreve um absorvedor isobárico e isotérmico que deve remover
do etanol de uma corrente de gás de vazão
,
, temperatura
,
,
, com
(mol) de
(logo
de etanol). O solvente é água pura, também a
e
,
. A vazão de água empregada será
superior à vazão mínima para um estágio. Vamos:
. calcular as frações molares de etanol na corrente de gás de alimentação e no gás residual;
. obter a linha de equilíbrio linearizada usando
e
,
;
. achar a vazão mínima de água (para um estágio);
. elevar em
e usar na fórmula de Kremser para número de estágios teóricos.
Passo 2
A fração molar de etanol na alimentação de gás é
Como queremos remover
, o gás que sai terá
do etanol de entrada, isto é
logo a fração molar de etanol no gás de saída é
Passo 3
A linha de equilíbrio líquido–gás é, para baixas concentrações de etanol em água, dada por Henry:
ou em forma adimensional
Passo 4
A vazão mínima de água para que um único estágio atingisse a saída desejada pode ser encontrada da relação de balanço no estágio único, em que
sendo
. Assim
Logo
Passo 5
Como a vazão efetiva de água será
maior que o mínimo, temos
Dessa forma o fator de transferência é
Passo 6
Para um número
de estágios teóricos a recorrência de Kremser no caso linear dá diretamente
Como não se pode ter fração de estágio, arredondamos para cima.
Resposta
Será necessário
estágio teórico.