de acetona (vapor) em uma corrente contendo em vol. de ar deverá ser absorvida em contato contracorrente com água pura em uma coluna de pratos valvulados que apresentam expectativa de eficiência global de . A coluna deve operar a e 101 kPa . Dados do equilíbrio acetona-água nestas condições são dados na tabela abaixo:
0,033 0,0353
0,072 0,0770
0,117 0,1252
0,171 0,1830
a) A razão molar mínima entre as vazões de solvente e gás, L/G
b) Número de estágios teóricos para uma condição de L/G sendo 1,25 vezes a mínima
c) A concentração de acetona na saída da corrente de água

Passo 1

Resumindo: queremos absorver 95 % do acetona de uma corrente de gás que é uma mistura de acetona (A) e ar (inertes), em que o ar representa 85 % em volumetria da corrente. Assim a fração molar de A na alimentação de gás é
y1 = 1 - 0,85 = 0,15
e desejamos reduzir essa fração a
y2 = 0,05,y1 = 0,05 times 0,15 = 0,0075
A coluna opera a 20circC e 101 kPa, e do equilíbrio A–água obtemos várias pares (x,y). Vamos aproximar essa curva de equilíbrio por uma reta de Henry y = m,x e usar o método de McCabe–Thiele para absorção (pratos ideais).

Passo 2

Ajuste linear dos pontos de equilíbrio
(x,y) = (0,033,0,0353),,(0,072,0,0770),,(0,117,0,1252),,(0,171,0,1830)
mostra que
yxapprox1,07
Logo, para nosso cálculo usaremos
y = m,x com m = 1,07

Passo 3

As condições de alimentação e de produto de gás são
y1 = 0,15, y2 = 0,0075
O solvente entra puro ( x0=0).

Passo 4

Mínimo LG. A reta de operação “justa” que passa por (x=0,y=y1) e toca o equilíbrio em (x2,y2) reduz-se a traçar a linha que passa por (0,y1) e pelo ponto de equilíbrio correspondente a y2, isto é
x2 = y2m = 0,00751,07 = 0,007009
O coeficiente angular (negativo) da reta de operação é -,tfracLG, portanto em módulo
l(tfracLGr)min = y1 - y2x2 - 0 = 0,15 - 0,00750,007009 approx 20,33

Passo 5

Número de estágios teóricos para tfracLG=1,25,(L/G)min. Seja
LG = 1,25times20,33 = 25,41
Para equilíbrio linear y=m x existe a fórmula de Kremser (estágios ideais em contracorrente, solvente puro na base), que se escreve
y2 - m,x0,y1 - m,x0 = (G + L,G + m,L)^N
com x0=0. Logo
0,00750,15 = (G + L,G + m,L)^N
Escrevendo L/G=25,41 e m=1,07 temos
G + LG + m,L = 1 + 25,411 + 1,07cdot25,41 = 26,4128,19 approx 0,9368,
então
(0,9368)^N = 0,00750,15 = 0,05 Rightarrow N = ln(0,05)ln(0,9368) approx 45,9approx 46 estágios á

Passo 6

Concentração de acetona na saída da corrente de água. Balanço global de A:
G(y1 - y2) = L,(xrm out - x0) ;Longrightarrow; xrm out = G(y1 - y2)L = y1 - y2L/G = 0,15 - 0,007525,41 approx 0,00561

Resposta

a) (L/G)minapprox20,33
b) Napprox46 estágios teóricos (para L/G=1,25,(L/G)min)
c) xrm outapprox0,00561 (fração molar de acetona na água de saída)

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