Uma corrente de
de ar e amoníaco (com uma densidade mássica média de
) vai ser tratada em contracorrente com água (densidade mássica média de
) numa coluna de enchimento onde a fração mássica de amoníaco é reduzida de 0,05 para 0,0001. A relação de equilíbrio para a temperatura de trabalho é expressa por
.
.
a) escolha a corrente de água para o processo;
b) Usando a equação de Kremser, calcule o número de andares ideais;
c) Calcule o diâmetro a altura da coluna, sabendo que o enchimento é Mellapak 500.Y.
d) Admita que, passando algum tempo após a construção da coluna, se pretende aumentar a capacidade de processamento da coluna. Calcule a nova concentração de saída do amoníaco se a corrente de gás a ser tratada aumentar
, mantendo as composições de entrada e a corrente de água.
a) escolha a corrente de água para o processo;
b) Usando a equação de Kremser, calcule o número de andares ideais;
c) Calcule o diâmetro a altura da coluna, sabendo que o enchimento é Mellapak 500.Y.
d) Admita que, passando algum tempo após a construção da coluna, se pretende aumentar a capacidade de processamento da coluna. Calcule a nova concentração de saída do amoníaco se a corrente de gás a ser tratada aumentar
Passo 1
O enunciado descreve um processo de absorção contracorrente de amoníaco de uma corrente gasosa em água. Temos:
– Vazão mássica do gás (ar N
)
com fração mássica de N
reduzida de
para
.
– Água pura ( ) entra para absorver o N
; sua densidade é
.
– Relação de equilíbrio linear com
.
Para resolver precisamos de:
. Balanço geral de N
para achar a vazão de água
.
. Equação de Kremser para número de andares teóricos
.
. (c) Dados de empacotamento (HETP, área específica, velocidade de escoamento) não foram fornecidos – portanto não é possível dimensionar coluna sem essas informações.
. Novo balanço quando
aumenta
% para achar
revisitado.
– Vazão mássica do gás (ar
– Água pura (
– Relação de equilíbrio linear
Para resolver precisamos de:
Passo 2
Determinação de
pela conservação de N
:
onde na saída da água
vem da relação de equilíbrio com
:
Logo,
Em volume isso é
Passo 3
Cálculo do número de andares teóricos
pela equação de Kremser (absorção,
):
Aqui
e
. Como
, o denominador à esquerda é
. Substituindo:
Multiplicando e desprezando o termo
em relação a
:
Passo 4
Para dimensionar o diâmetro e a altura da coluna com empacamento Mellapak
.Y seria necessário conhecer parâmetros característicos desse enchimento (HETP ou HTU, área específica, curva de queda de pressão/flooding, etc.). Esses dados não foram fornecidos, logo não há como prosseguir com o cálculo de diâmetro e altura.
Passo 5
Se a vazão de gás aumenta
% (
) e a vazão de água
e composições de alimentação não mudam, refazemos o balanço de N
:
Substituindo
e
:
Resposta
a)
(
/s) de água.
b) andares teóricos.
c) Não é possível dimensionar sem os dados do empacamento (HETP, área específica, curva de flooding).
d) Nova fração de N na saída do gás
b)
c) Não é possível dimensionar sem os dados do empacamento (HETP, área específica, curva de flooding).
d) Nova fração de N