Uma coluna de absorção, equivalente a seis estágios de equilibrio, deve ser usada para recuperar 95 \% do etano de um gás contendo 78 \% de metano, 7 \% de etano e 15 \% de propano, à taxa de 80 \mathrm{~mol} / \mathrm{h}. O absorvente é um óleo hidrocarbónico não-volátil, e as condições de operação são 465 \mathrm{psi}(31,6 \mathrm{~atm}) e -20^{\circ} \mathrm{F}.
(a) A que taxa o absorvente deve ser usado?
(b) Qual é a composição do gás efluente?

Passo 1

Resumindo: temos um gás de alimentação de 80\\ \mathrm{mol/h} contendo 78 % de metano, 7 % de etano e 15 % de propano, submetido a uma coluna de absorção de 6 estágios teóricos que usa um óleo hidrocarbonado não-volátil a 465 psi e -20\,^\circ\mathrm{F}. Quer-se recuperar 95 % do etano. Precisaríamos do balanceamento de material por estágio e, sobretudo, da relação de equilíbrio gás-líquido (coeficiente de partição ou isoterma de absorção para etano no óleo) para aplicar a equação de Kremser e determinar:
(a) a vazão de solvente \,L;
(b) a composição do gás de topo.

Passo 2

Na prática, para resolver numericamente usamos a equação de Kremser para absorção em série de N estágios no caso de solvente não-volátil:
\frac{y_{N+1}-y^*}{y_{0}-y^*} =\frac{(G/K_L)^N\,(1 - K_L^{\,N+1})}{1 - K_L^{\,N+1}},
onde G é a vazão molar do gás (base seca), L a do líquido, e K_L o fator de absorção (razão constante de distribuição etano líq/gás em equilíbrio). Sem o valor de K_L ou de qualquer isoterma, não se pode fechar o cálculo de L.

Passo 3

Da mesma forma, o cálculo da composição do gás de topo (frações de metano, etano e propano) exige saber quanto de cada componente é retido por estágio, o que depende diretamente do equilíbrio faz-líq.

Resposta

Não há como determinar numericamente
(a) a vazão de solvente L
(b) a composição do gás efluente
sem os dados de equilíbrio gás-líquido (coeficientes de partição ou isoterma de absorção do etano no óleo) necessários para aplicar a equação de Kremser.

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