Trabalho Dirigido
O resíduo de um determinado processo é constituído por uma mistura com 1% molar de gás sulfídrico (H2S) em ar. Para que possa ser enviada à atmosfera. Essa corrente deve ser reduzida a 100 ppm em volume. Como solvente será empregado um composto puro numa vazão 1,2 vezes maior que a mínima possível para o processo.
Sabendo que a vazão do resíduo que alimenta a coluna é de 1000 kg/(m2.h) e que os internos do equipamento são anéis de Rasching de uma polegada. Determine a altura dessa coluna. A operação deve ser feita a 20 OC e pressão de 1 atm (constante ao longo do equipamento).
Dados:
(constante de Henry para a solubilidade do H 2 S em ar )
(altura da unidade de transferência para a resistência do lado líquido);
Número de Schmidt para a corrente gasosa:
(H2S em ar)
Massa molar da corrente líquida
Massa molar da corrente gasosa
O resíduo de um determinado processo é constituído por uma mistura com 1% molar de gás sulfídrico (H2S) em ar. Para que possa ser enviada à atmosfera. Essa corrente deve ser reduzida a 100 ppm em volume. Como solvente será empregado um composto puro numa vazão 1,2 vezes maior que a mínima possível para o processo.
Número de Schmidt para a corrente gasosa:
Massa molar da corrente líquida
Massa molar da corrente gasosa
Passo 1
O enunciado trata do projeto de uma coluna de absorção para reduzir a fração molar de
de
(ou
) em ar até
ppm volume (ou
), usando um solvente puro com vazão
. A alimentação de gás é dada como fluxo de massa superficial de
,kg/(
h). Vamos precisar de balanço de matéria e da teoria de unidades de transferência de massa (HTU–NTU), adotando controle pela resistência líquida (dado
) e constante de Henry
.
Passo 2
Calcular a vazão molar de gás por área. Primeiro a densidade do gás à
,ºC e
,atm via ideal:
A vazão volumétrica superficial é
logo a vazão molar por área é
Passo 3
Determinar a vazão líquida mínima
por balanço global, lembrando que o líquido entra sem
(
) e que em
o líquido sai em equilíbrio com o gás de entrada (
). Assim
Passo 4
Como
, temos
Passo 5
A constante de Henry relaciona a fração molar no líquido
com a fração no gás
via
, em que
Passo 6
Definir o fator de absorção adimensional
Passo 7
Usando HTU–NTU pelo lado líquido (resistência líquida dominante), o comprimento da coluna é
Fazendo a integração fechada, obtém-se
Passo 8
Substituindo valores numéricos:
Resposta
A altura da coluna é aproximadamente
,m.