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 descreve um processo de absorção de CO
em uma coluna, onde entra uma corrente gasosa de
kmol/h contendo
de CO
(restante hidrocarbonetos) e sai gás purificado com
de CO
. O solvente é MEA cuja alimentação (solução “lean”) tem carregamento
mol CO
/mol MEA e a solução rica não pode exceder
mol CO
/mol MEA.
Conteúdo: balanços globais e de componente em estado estacionário, além de relações de carregamento do solvente. Vamos:
) esquematizar fluxograma e analisar graus de liberdade;
) calcular vazões e % de absorção de CO
;
) determinar vazão de alimentação de MEA;
) composição mássica da solução rica.
Conteúdo: balanços globais e de componente em estado estacionário, além de relações de carregamento do solvente. Vamos:
Passo 2
Fluxograma (coluna de absorção):
– Corrente : gás alimento,
kmol/h,
.
– Corrente : solvente lean, composição
mol CO
/mol MEA.
– Corrente : gás purificado,
, vazão
.
– Corrente : solvente rico, composição
mol CO
/mol MEA.
– Corrente
– Corrente
– Corrente
– Corrente
Incógnitas:
(total de
incógnitas).
Equações:
) balanço total de gás;
) balanço de CO
no gá
bsorção;
) balanço de MEA;
) balanço de CO
no solvente;
)
;
)
.
Total de equações para
incógnitas, mas a especificação de carregamento rico fixa o grau de liberdade; o sistema fica determinado.
Equações:
Total de
Passo 3
Balanço sobre o gás na coluna (somente CO
e hidrocarbonetos (HC)):
HC não reage, sai todo na corrente :
HC não reage, sai todo na corrente
CO
alimentado:
kmol/h.
CO na saída de gás:
CO
Portanto CO
absorvido:
Passo 4
Percentual de absorção de CO
:
Passo 5
Balanços no solvente (MEA não é consumida):
.
CO no rico menos no lean
CO
absorvido:
CO
Passo 6
Composição da solução rica (molar e mássica):
– Moles CO no rico:
kmol/h.
– Moles totais ricos: kmol/h.
– Fração molar CO :
.
– Fração molar MEA: .
– Massas:
– Moles CO
– Moles totais ricos:
– Fração molar CO
– Fração molar MEA:
– Massas:
– Frações mássicas:
Resposta
Composição mássica da solução rica:
de CO
e
de MEA.
Percentual de absorção de CO :
.
Vazão de alimentação de MEA: kmol/h.
Percentual de absorção de CO
Vazão de alimentação de MEA: