ABSORÇÃO E DESSORÇÃO

DISCIPLINA: OPERAÇÕES UNITÁRIAS III

Absorção e Dessorção

Absorção: Operação com a qual se pretende remover um ou mais componentes de uma mistura

gasosa por contacto com uma fase líquida, onde esses componentes são solubilizados nesta fase.

Ex: CO2, SO2, NH3, Cl2, etanol...

Dessorção: Operação inversa a absorção, na qual um componente dissolvido num líquido passa para a fase gasosa.

Ex: solventes, ácidos, voláteis...

Embora a transferência de massa ocorra em sentidos opostos os princípios físicos associados são os mesmos.

Absorção e Dessorção

Definições:

Soluto: componente transferido de uma fase para outra;

Fase Gasosa: composta pelo gás inerte e o soluto;

Fase Líquida: constituída pelo solvente (inerte) e o soluto.

Nota: O gás inerte não se difunde no líquido e o líquido inerte não evapora nas condições da operação.

Aplicações

• Tratamento de Gases (Absorção);

• Secagem de Ar (Absorção);

• Retirada de Hidrocarbonetos Presentes em Óleos (Dessorção);

• Desacidificação de óleos vegetais (Dessorção);

• Operações de recuperação de compostos voláteis como Amônia, Alcoóis e Ácidos (Absorção).

Fluxograma e recuperação e um composto volátil em um gás

Equipamentos para Absorção, Dessorção e Destilação

TORRES DE PRATOS

O líquido movimenta-se na descendente escoando pela superfície dos pratos;

A altura da camada de líquido é mantida por vertedouros colocados no final de cada prato;

O gás sobe sendo borbulhado nas camadas de líquido em cada estágio.

TORRES DE PRATOS

Pratos Perfurados:

O gás sobe passando pelos orifícios (diâmetro 3 a 12 mm);

É o tipo de prato mais barato.

TORRES DE PRATOS

Pratos de Válvulas: Permite operar com vazões de vapor maiores, pois as

válvulas se abrem;

20% mais caras que os pratos de orifícios.

TORRES DE PRATOSPratos de Campânulas: O gás entra pelos orifícios abaixo das campânulas e

passa por aberturas laterais entrando em contato com o líquido;

Quase o dobro do custo dos pratos perfurados.

TORRES DE RECHEIO

O líquido movimenta-se na descendente escoando pela superfície do recheio.

O gás se movimenta na ascendente entrando em contato com o líquido.

O recheio pode ser Aleatório ou Estruturado

RECHEIO ALEATÓRIO

A geometria do recheio será uma função da área da superfície necessária e/ou da queda de pressão permitida.

Materiais: Cerâmica, Metal e Plástico

DISTRIBUIDOR DE LÍQUIDO

O líquido deve ser distribuído de maneira uniforme para que não ocorram regiões secas

Para que não ocorram caminhos preferenciais recomenda-se que:

• dp < Dcoluna/8 (máximo)

• dp = Dcoluna/15 (recomendado)

• Instalação de redistribuidores em intervalos de 3 a 10 vezes o diâmetro da torre.

TIPOS DE DISTRIBUIDOR

Vertedor de Bandeja

Tubos Perfurados

Vertedor de Calha

Com Bicos Aspersores

Recheio Estruturado

• Mais caros que os recheios aleatórios

• Promovem menores perdas de carga e mais eficiência na transferência de massa

COLUNAS DE PRATOS

• Adequadas para vazões maiores

• Limpeza mais fácil (usadas para misturas sujas)

• Menor peso da coluna (gere custo menor do alicerce da coluna)

PRATOSXRECHEIO

COLUNAS DE RECHEIO

• Formam menos espuma (misturas formadoras de espuma)

• Menores perdas de carga (importante quando a separação é realizada sob vácuo)

• A altura das colunas geralmente menor

Projeto de Colunas de Recheio

Qual é a outra corrente a ser usada no processo?• ABSORÇÃO Qual o solvente?• DESSORÇÃO Qual o gás de arraste?

• Qual a vazão de solvente ou de gás de arraste?• Selecionar o Recheio a ser empregado.• Determinar a Área de Transferência de Massa.• Determinar a Altura do Recheio.• Determinar um diâmetro adequado para o equipamento.

Informações disponíveis: vazão e concentração das correntes de entrada e

alguma informação sobre uma das correntes de saída (pureza do produto,

recuperação desejada ou perda máxima admitida do composto que se

transfere)

Decisões e Cálculos a serem feitos

Características do Solvente• Alta solubilidade pelo soluto (reduz a vazão necessária de solvente)

•Não volátil nas condições de operação (P e T) (Absorção)

•Não condensar nas condições de operação (Dessorção)

•Não corrosivo

•Pouco viscoso

•Não formador e espuma

•Não inflamável

•Baixo custo

Seleção do Recheio

Etapa de extrema importância, pois o recheio proporciona contato entre as fases, e desta forma influencia a altura da coluna e o seu diâmetro.

Características Desejadas:

• Quimicamente inerte

• Ter resistência mecânica

• Criar grande área de contato entre as fases

• Baixo custo

Diâmetro da Coluna de Recheio

• A queda de pressão ao longo da coluna (P/z) depende da velocidade do gás

• Com o aumento da velocidade do gás, ocorre retardamento ao escoamento do líquido

• O contínuo aumento do fluxo de gás conduzirá à inundação da coluna

• Deve operar entre 40-70% do fluxo o gás de inundação para que esta não ocorra

P/z depende de: vazões do líquido e do gás, densidade, viscosidade, tipo de enchimento

ponto de inundacao

ponto de carga

enchimento seco

Fluxo de Gás

G de inundação

G de operação