Usam-se soluções aquosas de trietanolamina para absorver o dióxido de carbono contido em misturas gasosas, como uma etapa de purificação na fabricação de gelo seco. O dióxido de carbono é absorvido pela solução de amina, mas os outros componentes da mistura gasosa não são absorvidos. A solução de trietanolamina é posteriormente aquecida para recuperar-se o dióxido de carbono puro.
Num certo processo, uma mistura gasosa com
de
deve ser lavada com uma solução 1,0 molar de trietanolamina a
e sob a pressão atmostérica normal.
(a) Qual é a vazão mínima de solução de trietanolamina necessária para reduzir a concentração do
no gás efluente a
, sendo de 10
a vazão do gás afluente?
(b) Quantos são os estágios de equilíbrio necessários para a operação a uma vazāo de 1,5 vezes a vazāo mínima da amina? (A densidade da solução de amina pode ser igualada, aproximadamente, à da água.)
(c) Em muitos casos, a solução lavadora contém uma pequena fração de
, pois é reciclada do extrator de
. Qual seria a vazão mínima da solução se ela entra com a concentração de 0,10 moles de
por mol de amina?
(d) Quantos estágios seriam necessários para operar com a vazão igual a 1,5 vezes a vazão mínima da solução afluente que se calculou na parte (c)? (Observação: Pode-se usar a razão molar entre o
e a solução mas, uma vez que a razáo entre a água e a trietanolamina é constante, a razão
dos moles de
por mol de amina pode ser usada diretamente.)
Dados de equilíbrio para a trietanolamina, 1 M , a
[Mason e Dodge, Trans. A.I. Ch. E., 32 p. 27 (1936)]
Pressão parcial do
no gás, em
Concentração na fa- se líquida, em moles de
mol de
0,19
1,44
5,79
12,9
3,45
9,63 amina
0,0587
0,161
0,294
0,424
0,612
0,825
(a) Qual é a vazão mínima de solução de trietanolamina necessária para reduzir a concentração do
(b) Quantos são os estágios de equilíbrio necessários para a operação a uma vazāo de 1,5 vezes a vazāo mínima da amina? (A densidade da solução de amina pode ser igualada, aproximadamente, à da água.)
(c) Em muitos casos, a solução lavadora contém uma pequena fração de
(d) Quantos estágios seriam necessários para operar com a vazão igual a 1,5 vezes a vazão mínima da solução afluente que se calculou na parte (c)? (Observação: Pode-se usar a razão molar entre o
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0,19 | 1,44 | 5,79 | 12,9 | 3,45 | 9,63 amina | 0,0587 | 0,161 | 0,294 | 0,424 | 0,612 | 0,825 |
Passo 1
O enunciado trata de absorção de
de um gás (vazão
,
,
de
) por uma solução
M de trietanolamina a
atm e
. Queremos reduzir o
residual no gás a
. Usaremos balanços globais nas correntes de gás e líquido e dados de equilíbrio que relacionam a pressão parcial de
ao carregamento líquido
(mol de
/mol de amina). Para (a) e (c) calculamos a vazão mínima de líquido usando
onde
é o carregamento em equilíbrio com
e
é o carregamento do líquido na entrada (
se solvente fresco). Para (b) e (d) usamos a equação de Kremser para absorção de um soluto sem inerte dissolvido:
com
,
a inclinação média da curva de equilíbrio e
o
de equilíbrio no carregamento líquido de entrada.
Passo 2
(a) Determinação de
para solvente fresco (
):
– ,
,
– ,
,
– pressão parcial de no efluente:
–
–
– pressão parcial de
Interpola-se na tabela para obter
Logo
isto é
,
de solução
M.
Passo 3
(b) Número de estágios para
,
:
– Escolhemos inclinação média da curva de equilíbrio na faixa relevante:
– Escolhemos inclinação média da curva de equilíbrio na faixa relevante:
– Calcula-se
.
– Então .
– Na entrada de líquido fresco , e queremos
– Então
– Na entrada de líquido fresco
Assim
estágios teóricos.
Passo 4
(c) Solvente recirculado com
. Conserva-se
.
Passo 5
(d) Com
,
:
– Usa-se novamente e acha-se
– Usa-se novamente
– Agora
é o equilíbrio em
. Interpolando
– Aplica-se Kremser geral:
ou seja
estágios teóricos.
Resposta
(a)
,
(
,
).
(b) estágios teóricos.
(c) ,
(
,
).
(d) estágios teóricos.
(b)
(c)
(d)