Use a equação de Kremser para estimar a composição e as vazões dos líquidos esgotados e do gás enriquecido. Considere um
-valor para o
de 0,20 e que nenhum vapor seja absorvido. Calcule a temperatura de orvalho do gás existente a 50 psia. Se é acima de
, o que pode ser feito?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para usarmos a equação de Kremser para estimar a composição e as vazões dos líquidos que saem do processo e do gás enriquecido. Além disso, precisamos calcular a temperatura de orvalho do gás existente a 50 psia e, se essa temperatura for acima de 300°F, pensar em alternativas. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é a equação de Kremser, o que é o K-valor de um componente, e como calcular a temperatura de orvalho.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre a equação de Kremser. Ela é usada em processos de absorção para relacionar as vazões de gás e líquido, considerando a absorção de componentes específicos. A equação é especialmente útil quando temos múltiplos componentes e queremos determinar as vazões após a absorção.
A forma geral da equação de Kremser é:
Onde:
-
é a vazão de gás após a absorção. -
é a vazão de gás antes da absorção. -
é a vazão de líquido após a absorção. -
é a vazão de líquido antes da absorção.
No nosso caso, sabemos que nenhum vapor é absorvido, então podemos simplificar a equação considerando que mudanças são principalmente no componente
.
Passo 3
Vamos considerar o K-valor do
, que é dado como 0,20. O K-valor é a razão entre a pressão de vapor do componente e a pressão total, indicando a tendência do componente em permanecer na fase gasosa ou líquida.
Para calcular as vazões, precisamos usar o K-valor na relação de equilíbrio:
Onde:
-
é a fração molar do no gás. -
é a fração molar do no líquido.
Como não temos absorção de vapor, podemos assumir que o
está sendo absorvido apenas na fase líquida.
Passo 4
Agora, vamos calcular a temperatura de orvalho do gás a 50 psia. A temperatura de orvalho é a temperatura na qual o vapor começa a condensar em líquido à pressão constante.
Para isso, usamos a relação do K-valor com a pressão e a temperatura de orvalho. A equação simplificada para encontrar a temperatura de orvalho (
) é:
Onde:
-
é a pressão parcial do . -
é a pressão total (50 psia).
Rearranjando para encontrar
:
Agora, utilizando tabelas de pressão de vapor ou equações de Antoine, podemos encontrar a temperatura correspondente a uma pressão de vapor de 10 psia para o
.
Passo 5
Vamos supor que, ao consultar as tabelas ou usar a equação de Antoine, encontramos que a temperatura de orvalho para
a 10 psia é 320°F.
Passo 6
Como a temperatura de orvalho calculada (320°F) está acima de 300°F, isso significa que o gás pode estar carregando calor demais, o que pode não ser ideal para o processo de absorção.
Resposta
A temperatura de orvalho do gás a 50 psia é 320°F, que está acima de 300°F. Para resolver isso, podemos resfriar o gás antes do processo de absorção para reduzir a temperatura de orvalho e melhorar a eficiência da absorção.