• Condições de operação: 30^circ C e 1 atm
  • Recheio: anéis Raschig de 1^prime prime, cerāmica
  • Vazäo de gās na alimentaçāo: 200 lb / h
  • Concentração de SO2 na alimentação: 6 moles %
  • Recuperação de SO2 : 90 %
  • A água da alimentação não contém SO2
    A coluna deve operar a m GML=0,75 e com uma queda de pressão de 0,75^prime prime ägua/ft.
    Pede-se, ainda:
    A concentraçãc de SO2 na ägua que deixa a coluna, se esta operasse com uma vazão de gās de 0,9 da vazão de inundação.

Passo 1

Beleza! O enunciado pede pra gente calcular a concentração de SO₂ na água que sai da coluna de absorção, em condições de operação normais (30 °C, 1 atm), usando anéis Raschig, vazão de gás de 200 lb/h com 6 mol % de SO₂, 90 % de recuperação e operando a
m;GML=0,75,,De
Depois, muda-se só a vazão de gás para 90 % da vazão de flooding e queremos a nova concentração.
Conteúdo principal: balanço de massa em absorção, relação de Henry (reta de equilíbrio) e definição de vazões molares de gás (G_M) e líquido (L).

Passo 2

Converter a vazão de gás em mol/h (G_M):
– Massa de gás: 200 lb/h = 200·453,6 g/h = 90 720 g/h
– Composição média (6 % SO₂ + 94 % ar):
Mₘₑₙ = 0,06·64 + 0,94·29 ≃ 31,1 g/mol
– Logo
GM=90720;rm g/h31,1;rm g/molapprox2918;rm mol/h,

Passo 3

Calcular a taxa de SO₂ que entra e a que sai (90 % removido):
– Mol SO₂ entrada = 0,06·G_M = 0,06·2 918 ≃175,1 mol/h
– Como 90 % é removido, mol SO₂ absorvida = 0,90·175,1 ≃157,6 mol/h

Passo 4

Determinar a vazão molar de água (L) a partir de
m;GML=0,75Longrightarrow L=m,GM0,75,
Aqui “m” é a constante de Henry (reta de equilíbrio y = m·x).
Para SO₂ em água a 30 °C costuma-se usar (tabela):
mrm SO₂approx0,23(adimensional)
Logo
L=0,23;times2,9180,75approx895;rm mol/h,

Passo 5

Converter L em vazão volumétrica de água:
– 1 mol H₂O = 18 g → massa = 895·18 = 16 110 g/h = 16,11 kg/h
– Densidade da água ≃ 1 kg/L → vazão ≃ 16,11 L/h

Passo 6

Calcular a concentração de SO₂ na água (em g/L ou mol/L):
– Mol/L = (mol SO₂ absorvida)/(L em molar → convertido para L)
Crm SO₂=157,6;rm mol/h16,11;L/happrox9,78;rm mol/m^3=0,00978;mol/L
– Em g/L (M_{SO₂}=64 g/mol):
Crm SO₂=0,00978;rm mol/Ltimes64;rm g/molapprox0,63;rm g/L,

Passo 7

E se a vazão de gás for 0,9 da vazão de flooding?
– Desde que se mantenha m;GM/L=0,75, a relação entre G_M e L varia na mesma proporção, e a fração de SO₂ removida (90 %) e as vazões molares relativas não mudam.
– Isso faz com que a concentração final de SO₂ na água fique exata‐mente igual à do caso original (0,63 g/L).

Resposta

A concentração de SO₂ na água que sai da coluna é de aproximadamente 0,63 g/L, tanto no caso normal quanto operando a 90 % da vazão de flooding.

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