Numa coluna recheada deseja-se eliminar o \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S} do ar mediante lavagem com água inicialmente pura, a 10 atm e 20^{\circ} \mathrm{C}. A composição inicial do ar é de 5 \% em volume de \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}. Determinar o \mathrm{N}_{\circ G} para que o \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S} no gás efluente seja (a) 1 \%; (b) 0,1 \%. Usar L=100 \mathrm{~mol} / \mathrm{s}, V=1 \mathrm{~mol} / \mathrm{s}.

Passo 1

Temos um gás de alimentação contendo \mathrm{H}_2\mathrm{S} a 5\% em volume no ar (fração molar y_{\mathrm{in}}=0,05) fluindo a V=1,mol/s e um solvente (água pura) a L=100,mol/s. Trabalha-se a 10,atm e 20^\circC. Queremos o número de unidades de transferência na fase gás, N_G, para que a fração molar de \mathrm{H}_2\mathrm{S} no gás efluente seja (a) y_{\mathrm{out}}=0,01 e (b) y_{\mathrm{out}}=0,001.

Passo 2

O número de unidades na fase gás é definido por
N_G \;=\;\int_{y_{\mathrm{out}}}^{y_{\mathrm{in}}}\frac{dy}{\,y - y^*(x)\,}
em que y é a fração molar no gás real e y^*(x) é a fração molar de equilíbrio no gás, relacionada ao conteúdo de soluto x na fase líquida por Lei de Henry ou curva de equilíbrio.

Passo 3

Para avaliar essa integral precisamos da relação de equilíbrio y^*(x), tipicamente dada por
y^* \;=\;\frac{H\,x}{P}
ou por uma curva y versus x. Sem conhecer a constante de Henry H (ou a curva de equilíbrio completa) não é possível determinar a dependência de y^* ao longo da coluna, e portanto não podemos calcular o valor numérico de N_G.

Passo 4

Não há no enunciado dados sobre a constante de Henry para \mathrm{H}_2\mathrm{S} em água a 20^\circC (nem curva de equilíbrio). Essa informação é essencial para calcular y^*(x) e concluir a integração acima.

Resposta

Não é possível determinar N_G pois falta a relação de equilíbrio (constante de Henry ou curva y x) necessária para avaliar o integral de unidades de transferência na fase gás.

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