Benzeno na alimentação de gás: 5 % em volume
90% do benzeno deve ser recuperado por absorção
Vazão de gãs na alimentação: 35000 ft^3 / h
Recheio: anéis Raschig de 3 / 4^prime prime
Propriedades do öleo: rho=0,9 g / cm^3, mu=10 cp, M=230
A alimentação de öleo não contēm benzeno.
Coeficiente de transferencia de massa baseado na fase gasosa kg^prime a=1,8 Lb mol soluto/ft f^3 cdot h (De
Relação de equilibrio para as condições de operação ( 80^circ F, 1atm)
Y=0,14 X
Determinar: diâmetro e altura da torre, retenção de líquido e a potência do soprador.
(McCabe varepsilon Smith,

Passo 1

Beleza, então o problema diz que a gente tem um gás com 5 % (v/v) de benzeno a 35000 ft³/h, queremos tirar 90 % do benzeno usando um óleo puro (sem benzeno) a 80 °F e 1 atm. O equilíbrio líquido-gás é dado por
kg' a = 1,8;lbmol;solutoft^3,h,De
e o coeficiente global é
Precisamos calcular diâmetro e altura da torre embalada com anéis Raschig ¾″, o volume de retenção de líquido e a potência do soprador.
Conteúdo: balanços mol, relação L/G, teoria de unidades de transferência (NTU) para leito embalado, escolhas práticas de velocidade e fator de retenção de líquido.

Passo 2

Primeiro convertemos o fluxo volumétrico de gás em molar (base 1 atm, 80 °F):
Vm approx 379;ft^3lbmol, G = 35000379 approx 92,3;lbmol/h
A fração molar inicial de benzeno é G;Yrm in = 92,3times0,05 = 4,615;lbmol/h , então o mol de benzeno na alimentação é
G,Yrm out = 0,10times4,615 = 0,4615;lbmol/h, Yrm out = 0,461592,3=0,005
Queremos remover 90 %, sobra 10 % no gás saindo:

Passo 3

Vamos escolher uma razão líquído-gás real de L = 2,G = 2times92,3 = 184,6;lbmol/h (prática comum, cerca do dobro do mínimo). Então
XL = G,(Yrm in-Yrm out)L = 92,3,(0,05-0,005)184,6 =0,0225
Com essa escolha, a composição de saída do líquido (X no topo) vem do balanço:

Passo 4

Agora calculamos as Unidades de Transferência (NTU) para leito embalado com equilíbrio linear NTU ;=;11-m,G/L;ln!gl(Yrm in-m,XLYrm out-m,X0gr), X0=0 , NTU =11-0,07ln!l(0,05-0,14times0,02250,005-0,14times0r) =10,93ln!l(0,046850,005r) approx1,075times2,237 approx2,405 . A fórmula geral para fluxo constante e equilíbrio linear é
H = NTUkg' a = 2,4051,8 approx1,34;ft
Aqui . Então
A altura de leito é

Passo 5

Pra definir o diâmetro da torre a gente adota uma velocidade de projeto tipicamente ≤ 5 ft/s pra não encharcar a embalagem. O fluxo volumétrico real é
Q=35000;ft^3h=9,72;ft^3s
A área interna é
A=Qu=9,725=1,944;ft^2, D=raiz4Api =raiz4times1,9443,1416 approx1,57;ftapprox0,48;m

Passo 6

Para retenção de líquido em leito embalado com Raschig ¾″, usamos hold-up típico de cerca de 0,25 gal/liquid por ft³ de embalagem. Como 1 gal=0,134 ft³, dá 0,0334 ft³_liq/ft³_pack. Logo o volume retido é
Vrm retenção = Atimes Htimes0,0334 =1,944;times1,34times0,0334 approx0,087;ft^3 approx2,46;L çã

Passo 7

Estimando uma queda de pressão do soprador de cerca de 0,5 psi e eficiência de 70 %:
De
Potência bruta = Wb =9,72;ft^3stimes72;lbfft^2 =699,8;ftcdot lbfs =699,8550 approx1,27;hp
Wrm el=1,270,7approx1,81;hpapprox1,35;kW
Contando eficiência do soprador (η=0,7):

Resposta

Diâmetro interno
Altura de enchimento (mais alguns pés de topo e base)
Retenção de líquido
Potência do soprador

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