Uma mistura amoníaco/ar é tratada numa coluna de absorção de pratos, com água, de modo a reduzir a concentração do amoníaco de
para
(% em volume). As correntes de gás e de solvente são
e
, respectivamente. Determine o número de pratos teóricos da coluna. A linha de equilíbrio líquido-vapor é aproximadamente dada por
, em que
e
são as razões molares do amoníaco na fase de vapor e na fase líquida.
Passo 1
O enunciado trata de absorver amoníaco de um gás (de 5 % a 0,01 % em volume) usando água, com taxas de fluxo superficial de gás e líquido dadas. Queremos o número de pratos teóricos usando o modelo de pratos e a equação de Kremser para absorção. Vamos usar razões molares
e
, a reta de equilíbrio
(logo coeficiente
), e converter as taxas de massa em fluxos molares por área.
Passo 2
Definimos as razões molares de amoníaco na fase vapor e líquida como
onde
e
são frações molares. Na entrada de gás
, na saída
, e o solvente entra puro (
), logo
Passo 3
Convertendo as taxas de massa em fluxos molares por
:
– Gás: massa molar média .
– Gás: massa molar média
– Líquido (água):
.
Logo
Passo 4
A equação de Kremser para absorção é
Com
e
, fica
Passo 5
Aqui
, logo
e a potência no modelo ideal torna-se indefinida. Em termos práticos, isso significa que a vazão de solvente é tão grande comparada à do gás que bastaria menos de um estágio para atingir a concentração desejada. Como não podemos ter fração de prato, basta um único prato teórico.
Resposta
1 prato teórico é suficiente.