Uma coluna de absorção com anéis de Pall plásticos de 2" (cujo HETP é 1,83 m ) vai remover o cloro vai remover o cloro presente em 7000 kg / h de uma corrente gasosa usando 5000 kg / h de um solvente orgânico. Sabendo que esta separação requer 20 andares teóricos e considerando a densidade mássica da fase gasosa como a do topo da coluna, estimada em 4,2 kg / m^3. Determine o diâmetro e a altura da coluna.
Dados: densidades mássicas médias do líquido 833 kg / m^3. Viscosidade cinemática do líquido: 0,48 cSt.

Passo 1

O enunciado descreve uma coluna de absorção com 20 estágios teóricos, usando anéis de Pall de 2\textquotedbl{} (HETP =1,83 m), para tratar uma corrente gasosa de 7000 kg/h com densidade 4,2 kg/ m^3 usando 5000 kg/h de solvente (densidade 833 kg/ m^3, viscosidade cinemática 0,48 cSt). Vamos determinar a altura pela relação entre número de estágios e HETP e o diâmetro calculando a vazão volumétrica de gás, estimando a velocidade de projeto como fração da velocidade de flooding obtida por correlação de O\textquotesingle{}Connell para empacotamento aleatório.

Passo 2

Calcular a altura total da coluna a partir do número de estágios teóricos e do HETP:
H = Nrm teóricostimes HETP ó
Temos Nrm teóricos=20ó e HETP=1,83:m, logo
H = 20 times 1,83 = 36,6:m

Passo 3

Determinar a vazão volumétrica de gás na base da coluna (usar densidade do topo como aproximação uniforme):
1) Converter fluxo mássico de gás para kg/s:
dot mG = 7000:kg/h3600:s/h = 1,944:kg/s
2) Calcular vazão volumétrica de gás:
QG = dot mGrhoG = 1,9444,2 = 0,463:m^3/s

Passo 4

Calcular a velocidade de flooding do gás usando a correlação de O\textquotesingle{}Connell para empacotamento aleatório:
UGf = C raiz(rhoL - rhoG),g,dprhoG
onde para anéis de Pall tipicamente C=0,35 e dpapprox0,05:m.
1) Diferença de densidades e viscosidade do líquido em P acdot s:
rhoL - rhoG = 833 - 4,2 = 828,8:kg/m^3, muL = nuL,rhoL = 0,48times10^-6times833 =4,0times10^-4:Pacdot s
2) Calcular o radicando:
(rhoL - rhoG),g,dprhoG = 828,8times9,81times0,054,2 approx96,9:(m^2/s^2)
3) Velocidade de flooding:
UGf =0,35raiz96,9 approx0,35times9,84 =3,45:m/s

Passo 5

Adotar velocidade de projeto UG igual a 80 % de flooding para margem de segurança:
UG =0,8,UGf =0,8times3,45 =2,76:m/s
Área da coluna:
A = QGUG = 0,4632,76 =0,168:m^2
Diâmetro interno:
D = raiz4Api = raiz4times0,168pi approx0,46:m

Resposta

Diâmetro interno Dapprox0,46:m
Altura da coluna H=36,6:m

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