Uma corrente gasosa contendo
molar de um soluto com vazão de 44
é alimentada em uma torre de absorção de
de diâmetro com recheios do tipo CMR de 50 mm , para recuperar
do soluto. A coluna opera a
e
, com um solvente
maior que o valor mínimo isento de soluto na entrada. A relação de equilíbrio é dado por
. Determine a altura necessária de recheio para atender a recuperação desejada.
Dados:
Pa.s,
,
Pa.s,
,
Passo 1
O enunciado trata de um processo de absorção gasosa em coluna com enchimento aleatório tipo CMR de
mm, diâmetro interno
,m, visando recuperar
% do soluto. A coluna opera a
,atm e
C. O equilíbrio gás-líquido é linear, dado por
Vamos usar o conceito de número de unidades de transferência de massa (NTU) e altura de unidade de transferência (HTU), focando na fase gás, com correlação de filmagem e área específica de enchimento.
Passo 2
Definimos as frações molares na entrada e saída de gás:
O balanço global de soluto dá
Logo
Como o solvente real é
% maior que o mínimo,
Passo 3
Convertendo a vazão de gás em fluxo molar e velocidade superficial:
massa de gás ,kg/s, massa molar média
,kg/mol,
massa de gás
Volume molar a
,atm e
,K:
Área da coluna
logo a velocidade superficial
Passo 4
Calculemos o coeficiente de transferência de massa no filme gasoso. Primeiro o número de Reynolds e de Schmidt:
Pela correlação de Sherwood para filme em enchimento aleatório,
Então
Passo 5
Adotamos uma área de interfacial específica típica para CMR
mm:
O coeficiente global de transferência de massa fase gás em termos de fração molar é
Logo
Em kmol e s:
.
Passo 6
Calculamos a altura de uma unidade de transferência na fase gás,
Passo 7
O número de unidades de transferência
em absorção, integrando entre
e
, com reta de operação
e equilíbrio
, resulta em
Como
e portanto
,
Passo 8
Finalmente, a altura total de enchimento necessária é
Resposta
A altura de recheio necessária para atingir
% de recuperação é aproximadamente
m.