Uma corrente gasosa com uma vazão de
e contendo
CO2 e o restante de hidrocarbonetos, é tratada em uma coluna absorvedora para reduzir o teor de CO2 a um máximo de
. O solvente utilizado neste processo é a MEA (mono etanol amina) que contém
de CO2 por mol de MEA, que absorve apenas o CO2. A solução rica em CO2 não deverá conter mais do que
de CO2 por mol de MEA. Determine a composição mássica da solução rica em CO2, sabendo-se que as massas moleculares do CO2 e da MEA são, respectivamente, 44 e 61 . Esquematize o fluxograma do sistema, nomeando todas as correntes e incluindo todas as informações conhecidas e faça a respectiva análise de graus de liberdade. Determine o % de absorção de CO2 na coluna absorvedora e a vazão de alimentação de MEA.
Passo 1
O enunciado trata da absorção de
de uma corrente gasosa por um solvente de MEA parcialmente carregado. A corrente gasosa de alimentação tem vazão de
,
com
de
, e sai com no máximo
de
. O solvente é MEA contendo inicialmente
mol de
por mol de MEA e, na saída da coluna, não deve exceder
mol de
por mol de MEA.
Conteúdo: balanços de massa em sistema de absorção químico; conceito de “loading” do solvente; composição mássica; graus de liberdade.
Conteúdo: balanços de massa em sistema de absorção químico; conceito de “loading” do solvente; composição mássica; graus de liberdade.
Passo 2
Esquematização e análise de graus de liberdade
Temos um absoredor com quatro correntes principais:
– Alimentação de gás :
,
,
.
– Saída de gás :
,
,
.
– Alimentação de solvente L (solução pobre): vazão molar de MEA , loading inicial
.
– Saída de solução rica R: vazão molar total e composição a determinar, com loading final .
Variáveis desconhecidas principais: e vazão de
absorvido.
Equações independentes: balanços global e de componente no gás, balanço de
no solvente (loading), relação de composição da solução rica. Graus de liberdade finais zerados ⇒ sistema fechável.
Temos um absoredor com quatro correntes principais:
– Alimentação de gás
– Saída de gás
– Alimentação de solvente L (solução pobre): vazão molar de MEA
– Saída de solução rica R: vazão molar total e composição a determinar, com loading final
Variáveis desconhecidas principais:
Equações independentes: balanços global e de componente
Passo 3
Balanço de
na corrente gasosa
Moles de na alimentação
Moles de
Moles de
na saída de gás
Portanto, moles de
absorvidos
Passo 4
Balanço de massa em
e MEA no solvente
Seja o fluxo molar de MEA na alimentação do solvente. Nesta corrente pobre há também
kmol/h de
. Na saída rica teremos
– :
kmol/h
– MEA: kmol/h
e o loading final é
Seja
–
– MEA:
e o loading final é
Resolvendo
Passo 5
Composição mássica da solução rica
Na solução rica:
:
,kmol/h
:
,kmol/h
Massas molares: ,
.
Massas
Na solução rica:
Massas molares:
Massas
Massa total
.
Frações mássicas
Frações mássicas
Passo 6
Percentual de absorção de
e vazão de alimentação de MEA
Vazão de MEA (pobre)
Resposta
Composição mássica da solução rica:
– : 24,5 %
– MEA: 75,5 %
Percentual de absorção de : 92 %
Vazão de alimentação de MEA:
– kmol/h
– kg/h
–
– MEA: 75,5 %
Percentual de absorção de
Vazão de alimentação de MEA:
–
–