designação de parâmetros.docx

7/25/2019 Designao de Parmetros.docx

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Designao de ParmetrosTabela 1: Designao dos parmetros.

Parmetro Nomenclatura Unidade

gc Acelerao de gravidade. [ ft/s2]

H Altura da torre de absoro. [ m ]

Hoy Altura de uma unidade de transferncia. [ m ]

AT rea da seco transversal da torre. [ m2]

! "audal da mistura gasosa # entrada da torre. [ m$/ %]

ent "audal da mistura gasosa # entrada da torre. [ &mol/% ]

'A"! "audal de acetona absorvida (ela #gua. [ &mol/% ]

A"! "audal de acetona na corrente gasosa do fundo. [ &mol/% ]A"2 "audal de acetona na corrente gasosa do to(o. [ &mol/% ]

' "audal de #gua como agente absorvedor. [ &g/% ]

"oeficiente de mol%agem do enc%imento. [ ) ]

&y "oeficiente de transferncia de massa. [ &mol/m2% ]

* "oordenada do gr#fico +da torre de enc%imento,. [ ) ]

- "oordenada do gr#fico +da torre de enc%imento,. [ ) ]

ensidade do g#s. [ lb/ft$ ]

' ensidade do liuido. [ lb/ft$ ]

i0metro da torre de absoro. [ m ]

1( 1actor de enc%imento. [ ) ]

1lu3o de g#s na torre de absoro. [ &g/% ]

' 1lu3o de l4uido na torre de absoro. [ &g/% ]

-to(o 1ora motora do teor na fase gasosa5 no fundo. [ ) ]

-fundo 1ora motora do teor na fase gasosa5 no to(o. [ ) ]

-ln 1ora motora em m6dia logar4tmica do teor. [ ) ]

-A! 1raco de acetona na corrente gasosa do fundo. [ ) ]

-A2 1raco de acetona na corrente gasosa do to(o. [ ) ]

*A! 1raco de acetona na corrente de liuido do fundo. [ ) ]

*A2 1raco de acetona na corrente de liuido do to(o. [ ) ]

7oy 78mero de unidades de transferncia. [ ) ]1


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+ 9/: ,m 9erdas (or resistncia %idr#ulica do enc%imento mol%ado. [&gf/m$]

+9/:,sec 9erdas (or resistncia %idr#ulica do enc%imento seco. [&gf/m$]

;g#s 9eso molecular does g#s. [&g/&mol] 9orosidade. [ < ]

+ 9, =ueda de (resso total. [&gf/m2]

> "onstante dos gases. [atm.l/mol.?]

a( @u(erf4cie de enc%imento (or unidade de volume [ ft2/ft$ ]

T Tem(eratura m6dia dentro da torre de absoro. [ " ]

o( Belocidade de o(erao da torre. [ &g/m2% ]

in Belocidade de inundao da torre. [ &g/m2% ]

9 9resso atmosf6rica. [ 7/m2 ]

A> rea real da seco transversal da torre. [ m2]

7oy 78mero de eta(as ideais. [ ) ]

' =uantidade de l4uido # sa4da da torre. [ &g/% ]

>e 78mero de >eynolds [ ) ]

C ensidade do liuido (uro. [ lb/ft$ ]

Df Biscosidade do liuido. [ lb/ft.s]

Introduo

A absoro de gases 6 um (rocesso com o ual se (retende remover (referencialmenteum ou mais com(onentes de uma mistura gasosa (or contacto com uma corrente l4uidaonde esses com(onentes se dissolvem. E com(onente transferido de uma fase (araoutra 6 designado (or @oluto5 a corrente gasosa 6 com(osta (elo g#s soluto e o g#s de

trans(orte +ou inerte,5 e a corrente l4uida 6 constitu4da (elo solvente e o soluto.

E (rocesso de absoro 6 re(resentado como uma seuncia de est#gios de euil4briosentre as fases liuida e g#s5 ue na (r#tica ocorre em colunas verticais e cil4ndricas nasuais so instalados dis(ositivos de contacto tais como (ratos ou rec%eios. Es flu3os dascorrentes de g#s)l4uido normalmente ocorrem em contra corrente e os dis(ositivosgarantem su(erf4cie de contacto e turbulncia necess#ria (ara ue ocorra a transfernciade massa e energia. E (rocesso de Absoro 6 muito usados (ara (roduo5 se(arao e

(urificao de misturas gasosas e concentrao de gases5 na (roduo de #cidos+sulf8rico5 clor4drico5 n4trico e fosfFrico,5 de amon4aco5 de amFnia5 de formalde4do5 decarbonato de sFdio5 no tratamento de gases de combusto do carvo e de refinarias do

(etrFleo5 na remoo de com(ostos tF3icos ou de odor desagrad#vel +como o g#s H2@,5na (urificao de gases industriais e na se(arao de %idrocarbonetos gasosos.

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A absoro 6 um (rocesso de transferncia de massa ue e3(lora diferenas nasolubilidade g#s/l4uido dos diferentes com(onentes de uma mistura ue se (retendetratar. 9or isso5 um dos (ontos cr4ticos (ara se obter uma eficiente se(arao 6 a escol%ado solvente +no caso da absoro, ou do g#s de trans(orte +no caso da desabsoro, ausar. Gm dos factores a considerar na escol%a de um solvente 6 a solubilidade do soluto5

devendo esta ser elevada (ara se obter uma maior velocidade de absoro e (aranecessitar de menor uantidade de l4uido. Gm outro factor 6 a nature:a u4mica dosoluto e do solvente ue devem ser semel%antes (ara aumentar a solubilidade. Esolvente (ode ser um l4uido no reactivo e a solubili:ao do soluto 6 a(enas um

(rocesso f4sico +foras de interaco de Van der Waals,5 ou (ode ser um l4uido ue(rodu: uma reaco r#(ida com o soluto o ue fa: aumentar a velocidade de absoro ea uantidade a ser absorvida. ste 8ltimo ti(o de solvente u4mico 6 usado5 em geral5uando o soluto se encontra em bai3as concentraIes (ois 6 um (rocesso mais selectivo+maior solubilidade do soluto,5 mas a reaco deve ser revers4vel (ara ue o soluto seJaremovido numa segunda coluna e no seJam (rodu:idas grandes uantidades deres4duos.

"onsidere um soluto na forma de va(or5 (or e3em(lo5 amKnia5 misturado com um g#s5 aser c%amado de LinerteL (or e3em(lo5 ar. sse nome de inerte deve)se a ue ele

(ermanecer# sem(re na fase gasosa5 no ser# trans(ortado. e(endendo do caso5 um ououtro m6todo (ode ser mais interessante e econKmico. A absoro f4sica 6 a maisrecomendada ue a absoro u4mica. a #gua 6 um Ftimo solvente (ara a amKniaM 6

barata5 no 6 tF3ica5 no 6 to vol#til5 no 6 corrosiva5 no 6 viscosa5 nem inflam#vel e 6uimicamente est#vel.

3istem basicamente dois ti(os de eui(amentos (ara a absoro ue so as torre de

(ratos e torre de rec%eioNTorre de (ratosN a transferncia de massa de um (rato reali:a)se atrav6s das gotas oubol%as formadas (ela (assagem do va(or dentro da fase l4uida. ste contato Oborbul%amento O comea uando o l4uido c%ega ao (rato atrav6s de um vertedor5es(6cie de c%a(a ou tubo Junto ao costado da torre ue leva o l4uido de um (ratosu(erior ao inferior. Ao c%egar ao (rato5 o l4uido encontra com o va(or ue est#

(assando atrav6s dos furos5 v#lvulas ou borbul%adores e3istentes na bandeJa5 formandoassim uma es(uma. sta es(uma (ercorre o (rato5 vertendo ao final deste novo vertedor.

7este vertedor5 a es(uma ser# desfeita e somente o l4uido desaerado ser# (assado ao(rato inferior. Acima da bandeJa a es(uma coalesce em gotas5 e o va(or5 (raticamentesem l4uido continua (ara o (rato su(erior.

Torre de rec%eio/enc%imentoN nas torres de rec%eio5 a fase l4uida 6 dis(ersa no to(oatrav6s da ao de um distribuidor de l4uido5 escoando na forma de um filme l4uido nasu(erf4cie dos elementos de rec%eio. A seo transversal da torre 6 com(letamenteocu(ada (or estes elementos5 formando um leito (oroso atrav6s do ual o l4uido e og#s escoam em contracorrente. E contato l4uido)g#s 6 feito de maneira continua. Erec%eio cum(re a funo de sustentar o filme da fase l4uida da mesma forma ue

(ermite um adeuado contato entre as fases.

E seguinte (roJecto centra)se em a(resentar alguns conceitos b#sicos e a resoluo deum (roblema com flu3o em contra corrente numa torre de enc%imento e entender o ue

vem a ser a lin%a de o(erao onde5 ser# feita uma com(arao sobre o n8mero deeta(as ideais de euil4brio e o n8mero real de transferncias necess#rios (ara uma boa

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su(erf4cie de contacto5 cuJo obJectivo deste 6 determinar o di0metro5 a altura e as (erdas(or resistncia %idr#ulica do material mol%ado de uma torre de absoro comenc%imento de an6is de >asc%ig.

Objectios

Objectio geral:

imensionar uma torre de absoro gasosa com enc%imento de an6is de>asc%ig.

Objectios espec!"icos:

>eali:ar um balano de massaM eterminar o di0metro e altura da torreM eterminar as (erdas (or resistncia %idr#ulica do material mol%ado.

1. #undamentaote$rica

A(resentam)se conceitos b#sicos ue fundamentam os c#lculos ue se reali:am no(roJecto de uma coluna de absoro5 baseados em diferentes leis5 metodologias5diagramas e correlaIes.

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#igura 1:suema de uma coluna de absoro em contra)correnteM

m uma torre de absoro5 o g#s 6 bombeado na (arte inferior da torre5 Juntamente comuaisuer im(ure:as ue ele cont6m5 o mesmo comea a flutuar em direo ao to(o. Pmedida ue se move (ara o to(o5 o l4uido comea a ser (ulveri:ado (ara dentro datorre. As got4culas conseguem ca(tar as im(ure:as no g#s e trans(ort#)los (ara a (arteinferior da torre (ara ue (ossam ser recol%idos. Algumas (odem ter m8lti(los (ontosonde o l4uido 6 (ulveri:ado5 com o intuito de reali:ar ca(turas de im(ure:as diferentesou ma3imi:ar a uantidade de material coletado.

A absoro gasosa envolve a transferncia de um com(onente sol8vel de uma fasegasosa (ara um absorvente l4uido +solvente, relativamente no)vol#til. 7os casos maissim(les de absoro gasosa5 o solvente no se va(ori:a5 e o g#s cont6m a(enas umconstituinte sol8vel.

#igura %:Qlustrao da transferncia de massaM

7este caso5 a acetona 6 absorvida de uma mistura de ar e acetona (elo contacto do g#scom a #gua l4uida a dada tem(eratura. 9or isso5 a 8nica transferncia de massa 6 daacetona da fase gasosa (ara o l4uido. P medida ue a acetona (assa (ara o l4uido5 asua concentrao aumenta at6 ue a acetona dissolvida fica em euil4brio com a ue est#

na fase gasosa. Atingido o euil4brio5 no %# mais tranferncia efetiva de massa.

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=uando a absoro gasosa envolve a(enas a dissoluo do g#s no solvente5 ela 6 denature:a f4sica. ntretanto5 em alguns casos o com(onente gasoso reage uimicamentecom o solvente5 ocorrendo absornao u4mica.

&nc'imento

E enc%imento usado nas colunas de absoro (ermite o contacto cont4nuo das fasesl4uida +', e gasosa +, e 6 (referido uando a eficincia do contacto (or andares 6

bai3a. stas colunas (odem o(erar tanto em co)corrente +igual sentido, como emcontra)corrente +sentidos o(ostos, como ilustra a 1ig. $. @u(ondo ue a(enas umcom(onente +A, 6 absorvido5 a sua concentrao na fase gasosa vai diminuindo5 desde asua entrada at6 R sua sa4da5 enuanto na fase l4uida vai aumentando5 desde a entradaat6 R sa4da desta. "omo conseuncia5 num (rocesso em co)corrente5 a fora motri: vaidiminuindo ao longo da coluna +inde(endentemente da entrada das correntes ser na baseou no to(o,5 redu:indo deste modo a velocidade de transferncia de massa5 ao contr#rio

do ue sucede num (rocesso em contra)corrente. 9or isso5 (ara recu(eraIes de solutoelevadas5 os (rocessos em contra)corrente necessitam de menor altura de enc%imento.m ambos os (rocessos5 o caudal de g#s vai diminuindo e o de l4uido vai aumentando.9elo contr#rio5 os caudais isentos de soluto5 res(ectivamente o de g#s de trans(orte e ode solvente mantm)se constantes ao longo da coluna +considerando ue o (rimeiro no6 sol8vel no l4uido e ue o segundo tem uma (resso de va(or bai3a,.

#igura (:9erfis de concentrao em colunas de absoro com enc%imento e res(ectivas foramotri: +d.f.,N (rocessos em co)corrente e em contra)corrente.

Es ti(os de rec%eio mais freuentemente usados so os an6is de >asc%ig5 as selas Serl5as selas Qntalo35 os an6is 9all5 os an6is Sallast e o Qntalo3 ;etal ToCer 9ac?ing +Q;T9,5

(odendo ser dis(ostos randomicamente +colocados ao acaso no interior da torre, ou de

forma estruturada +montagem cuidadosa em estruturas su(er(ostas,.

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#igura (:Alguns enc%imentos (ara a coluna de absoro

"omo nen%um rec%eio (ossui todas as ualidades deseJ#veis (ara a transferncia demassa5 v#rios as(ectos devem ser considerados na escol%a do rec%eio. Al6m dosa(resentados a seguir5 em geral o rec%eio no deve ser maior do ue !/ do di0metro datorre (or ra:Ies de mel%or distribuio do l4uido5 utili:ando)se no m4nimo rec%eios de!$ mm. E material usado nos rec%eios +metal5 (l#stico5 cer0micas5 teflon5 vidro5 aoino3id#vel5 carvo entre outros materias, 6 funo de condiIes o(eracionais como

(erda de carga e tem(eratura.

)olente

E solvente tem a finalidade de remover algum com(onente da fase gasosa5 o solvente(ode ser escol%ido de acordo a sua solubilidade do gas 5 volatilidade e viscosidade .

@olubilidade do g#s ) a solubilidade do soluto no solvente deve ser a mais alta (oss4vel afim de aumentar a ta3a de absoro e diminuir a uantidade de solvente necess#ria.

Bolatilidade ) o solvente deve a(resentar bai3a (resso de va(or (ara ue (ossa serfacilmente se(arado do g#s absorvido. "aso contr#rio5 (oder# ser necess#rio5 umeui(amento adicional (ara recu(erar o solvente volatili:ado do g#s tratado.

Biscosidade ) bai3as viscosidades (ro(iciam escoamento mais turbulento5 condu:indo amaiores ta3as de absoro5 maior fle3ibilidade do eui(amento5 menores uedas de(resso no eui(amento e tubulaIes e maior eficincia.

Al6m disto5 o solvente no deve ser caro5 corrosivo5 tF3ico ou inflam#vel5 e deve seruimicamente est#vel.

)eleo do &*uipamento

Es dis(ositivos de contacto utili:ados em colunas de absoro so os mesmos utili:adosem colunas de destilaoN as bandeJas +ou (ratos, e os rec%eios devem (ossuir asseguintes caracter4sticasN

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rande #rea su(erficial mol%ante (or unidade de volume (ara o contato das

fases. rande volume de va:ios +(orosidade,5 o ue (ro(icia altas va:Ies das fases

com bai3a (erda de carga. >esistncia mec0nica e R corroso.

evem ser uimicamente inertes aos (rodutos os uais entrar# em contacto. Sai3a densidade +menor carga sobre a coluna,. Sai3a reteno de l4uido. Sai3o custo.

Dimetro da Torre e +ltura da Torre

"alculado a (artir do escoamento das fases atrav6s do rec%eio sem ue %aJa inundao."omo crit6rio de (roJecto5 o flu3o o(eracional de g#s no deve ultra(assar uma fraodauele relativo R inundao. E di0metro 6 estimado tomando)se como #rea de

escoamento a da seo transversal da torre.

E c#lculo da altura de rec%eio de uma torre de absoro de(ende da se(arao deseJadae da ta3a de transferncia de massa atrav6s do rec%eio5 envolvendo balano material5coeficientes de transferncia de massa e estimativa dos gradientes de concentrao (araesta transferncia. A determinao do n8mero de est#gios de euil4brio na absoro 6feita de forma semel%ente R da destilao5 utili:ando)se a curva de euil4brio e a reta deo(erao.

Perda de ,arga

A correlao generali:ada entre a inundao e a (erda de carga (ode ser usada (ara oc#lculo da (erda de carga atrav6s dos rec%eios de uma torre. eterminados os flu3oso(eracionais do sistema5 marca)se o (onto de o(erao sobre a figura ue descreve acorrelao e determina)se a (erda de carga. E (ar0metro das curvas 6 a ueda de

(resso (or (erda de carga em (olegadas de #gua (or (6 de rec%eio.

,anali-ao

ste fenomeno ue ocorre es(ecialmente (ara velocidades bai3as do liuido5 em ue

desce (referencialmente (or algumas #reas dei3ando outras secas ou com liuidoestancado.

Inundao

U a acumulao e3cessiva de l4uidos no interior da torre. =uando o l4uido escoa (eloenc%imento5 (arte dos es(aos va:ios ficam c%eios de l4uido5 redu:indo a #rea daseco recta dis(on4vel (ara o flu3o de g#s.

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E (rocesso ocorre da seguinte formaN

a, E funcionamento da coluna em regime de (ulveri:ao no l4uido no tabuleiro 6feito em forma de gotasM

b, "omo a velocidade do va(or 6 elevada5 maior (arte dessas gotas so arrastadas(ara dentro da bandeJa de cimaM

c, E l4uido se acumula no tabuleiro de cima em ve: de fluir (ara o tabuleiro embai3oM

d, m ta3as de flu3o de l4uido su(eriores5 a dis(erso no tabuleiro est# na formade uma es(umaM

e, =uando a velocidade do va(or 6 elevada5 a altura de es(uma aumentaMf, m ta3as de flu3o de l4uido su(eriores5 dis(erso do tabuleiro est# em forma de

es(uma.

eteno

>eteno total: uantidade total de l4uido (resente num determinado mo)mento dentroda coluna5 necess#ria (ara assegurar a circu)lao do l4uido (or gravidade contra acirculao do va(or. la aumenta com o caudal de l4uido e 6 inde(endente do caudal deva(or at6 ao (onto de carga.

>eteno estatica 6 uando o liuido fica retido como lama/lagoa5 (rotegido (elosenc%imentos (rinci(almente lamas estancadas e ue so realimentadas lentamente (orl4uido fresco.

>eteno din#micaN consiste no movimento cont4nuo do liuido atrav6s do enc%imento

e ue 6 realimentado de forma continua5 regular e ra(idamente (or um novo liuido ueflui desde a (arte su(erior.

+plica/es

m termos de a(licaIes industriais5 (ode)se citar diversos e3em(los de absoro5 taiscomo na (urificao de gases de combusto5 remoo de "E 2 na fabricao de amFnia5recu(erao de solutos tais como acetona5 #cido clor4drico5 entre outros5 em (rocessos

diversos.

%. P O0&2+

%.1. &nunciado

9retende)se fa:er uma absoro de va(ores de acetona +A, a (artir de uma mistura

Vacetona ) arW. E caudal de #gua como agente absorvedor 6 de [?g/%]N $2XX. Atem(eratura m6dia dentro da torre de absoro 6 de 2X [ o"]. Atrav6s da torre R (resso

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atmosf6rica entra (or bai3o a mistura gasosa5 cuJo conte8do de acetona 6 de Y< devolume.

E caudal de ar da mistura gasosa 6 de !$XX m$/% em condiIes normais de tem(eraturae de (resso +"7T9,. urante o (rocesso absorve)seN ZY < de acetona. A euao deeuil4brio N

-\!5^*EndeN-\) em ?mol de acetona (or ?mol de ar [?mol de A/?mol de ar]M* ) em ?mol de acetona (or ?mol de #gua [?mol de A/?mol de H2E].

eterminar o di0metro e a altura da torre de absoro c%eia de an6is de >asc%ig+2_\2_\$, [mm]. A velocidade do g#s deve ser 2_< menor ue a velocidade no (ontode in4cio de inverso. E coeficiente total de transferncia de massa N &yX5` [?mol deA/+m2.%,].

Assume O se ue o coeficiente de mal%agem do enc%imento 6 !.

"om base n altura do enc%imento5 determinar as (erdas (or resistncia %idr#ulica deenc%imento mol%ado.

%.%. esoluo

A resoluo do 6 feita considerando ue os flu3o circulam (ela coluna em contra)corrente e da seguinte forma re(resentada (ela 1igura !.

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#igura 3:suema de uma coluna de absoro em contra)correnteM

%.%.1. Determinao da *uantidade de acetona na correntegasosa

o enunciado tem)se ue o caudal de arN +ar, !$XX .

U necess#rio transformar o caudal vol8mico de acetona em caudal molar5 (ortantoutili:a)se a relao e3istente nas condiIes normais de tem(eratura e (resso +"7T9,N

M

9ortantoN

G (ar ) entrada=58035,7mol

h =58,036

k mol

h

ste caudal de ar corres(ondente a mistura da corrente gasosa total na torre5 entoN

@e !XX< da mistura gasosa _5X$^ &mol/%

Y< de volume de acetona !+"$H^E,M

!+"$H^E, `5X^$ &mol/%5 ue corres(onde a uantidade de acetona e3istente namistura gasosa no fundo da coluna.

%.%.%. Determinao da *uantidade de acetona absorida

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E caudal molar de acetona +"$HÊ, obtido corres(onde ao total ue se encontra nacorrente gasosa. o (rocesso5 ca(tura)se ZY< de acetona e com isso (ode)se obter auantidade molar absorvida (ela corrente gasosa no fundo da coluna5 (artindo daseguinte relaoN

@e !XX< de +"$HÊ, `5X^$ &mol/%

ZY< de +"$HÊ, absorvida '!+"$HÊ, absorvidaM

'!+"$HÊ, absorvida $5Z`! &mol/%.

A uantidade de acetona ue se conserva na corrente gasosa5 6 dada (elo balano globalde massa do soluto +acetona,.

0alano global de massa

9elo balano de massa de soluto5 sabemos ueN

[sai] ) [entra] [acumulo] [(roduo] 4e*.15

@endo ueN @e trata de regime (ermanente5 no %# acumuloM @e trata de uma absoro f4sica +sem reaco u4mica,5 no %# (roduo.

"om isso5 o balano de massa ficaN

[entra] [@ai] 4e*. 1.15

E caudal de acetona ue entra (ara coluna ser# igual ao ue sai dela5 (ortantoN

'!+"$HÊ, 2+"$HÊ, '2+"$HÊ, !+"$HÊ,M 4e*. 1.1.a5

Bisto ue na entrada a #gua no cont6m acetona '2+"$HÊ, X o balano de massasim(lifica)seN

2+"$HÊ, !+"$HÊ, ) '!+"$HÊ,M

2+"$HÊ, `5X^$ O $5Z`!2+"$HÊ, X5!22 &mol/%.

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%.%.(. Determinao das "rac/es molares do topo e do "undo

As fracIes molares no to(o e fundo so calculadas a (artir das seguintes relaIes:

#rac/es do g6s e do l!*uido do topo 4%5:

Y2

( acetona)= Caudal molar de acetona

Caudal molar da mistura gasosa(eq .2a)

Y2 ( acetona)=

0,122Kmol/h58,036Kmol/h

=0,0021

X2(acetona)=

Caudal molar deacetona

Caudalmolar de gua (eq .2b)

E caudal de alimentao da #gua 6 (uro entoN *2+"$H^E, X.

#rac/es de g6s e de l!*uido no "undo 415:

Y1 ( acetona)=

Caudal molar de acetona

Caudal molar da mistura gasosa(eq .3a)

Y1 (acetona )= 4,063Kmol/h

58,036 Kmol/h=0,070

X1(acetona)=

Caudal molar deacetona

Caudalm olar degua

E caudal molar de #gua 6N

Lgua=3200Kg

h

1Kmol

18Kg=177,78

Kmol

h

X1(acetona )= 4,063Kmol /h177,78Kmol/h

=0,02285

'ogo5 (odemos traar a lin%a de o(erao a (artir destes (ontosN

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Ponto 1:{X1=0,02285Y1=0,070 Ponto %: { X2=0Y

2=0,0021

%.%.7. Determinao da lin'a de e*uil!brio e lin'a de operao

stimando valores a (artir da euao de euil4brio: 8 obtemosN

Tabela %. stimativa de valores (ara lin%a de euil4brio

9X5XXX

XX5XX_

XX5X!X

XX5X!_

XX5X2X

XX5X2_

XX5X$X

XX5X$_

XX5X`XX

;

X5XXXX

X5XX`

X5X!^

X.X2_2

X5X$$^

X5X`2X

X5X_X`

X5X_

X5X^Y2

r#fica O se os dados da Tabela 2 e re(resenta )se o n8mero de eta(as5 em ane3os !Ebserva)se ue as rectas no so (aralelas5 (ortanto determina ) se o n8mero deunidades de transferncia ideais +7TQ,5 sendo igual a _.

%.(. Determinao do n


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o (onto +!,N

o (onto +2,N

M

M unidades detransfernciaM

7oy ^5 a condio No> ? NTI se cum(re.

+ e*uaco 475 e 4358 eAtra!das da p6gina 3BC do liro %E

%.7. Determinao do dimetro da torre

"onsiderando a #rea da seco transversal do cor(o cil4ndrico N AT >2M e sabendoue o di0metro 6 2>M substituindo (odemos obter o di0metro da colunaN

4&*. F5m ue5 6 o di0metro da torre de absoro.

%.7.1. ,6lculo da elocidade de operao da torre

A velocidade do g#s deve ser 2_< menor ue a velocidade no (onto de inundao5 oue significa5 ue ser# Y_< da velocidade de inundao5 logoM

4&*. G5EndeNo(N velocidade de o(erao da torreMinN velocidade de inundao.

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%.7.1.1. ,6lculo das coordenadas do gr6"ico de elocidade de"luAo na torre

9ara calcular a coordenada *5 utili:a)se a euao seguinteN

4&*. B5EndeN*N coordenada do gr#fico da torre de enc%imentoM'N caudal de l4uido na torre de absoroMN caudal de g#s na torre de absoroMN densidade do g#sM'N densidade do l4uido.

&*uao 4B5 "oi eAtra!da do liro 4158 p6gina 1BF.

"onsiderando ue o g#s se encontra a (ressIes bai3as e tem um com(ortamentoideal a (artir da euao dos gases ideais (ode)se obter a densidade do g#s.

4&*. B.15

EndeN

9N (resso atmosf6ricaM

;g#sN (eso molecular do g#sM>N constante dos gasesMTN tem(eratura m6dia dentro da torre de absoro.

E (eso molecular da mistura gasosa5 6 dado (orN

M [?g/?mol] 4&*. B.1.a5@endo ueN

M

.

Substituindo os dados na equao (8.1):

16


17/29

A densidade do !s:

;

A densidade do "#quido (!ua $u%a):

%.7.1.%. ,6lculo da *uantidade de l!*uido e g6s na torre

A uantidade de l4uido na torre 6 dado (orN

L=Lsolvente+Lacetona [Kgh] 4&*. H5Ende5'N caudal de l4uido e3istente na torre'solventeN caudal de #gua como agente absorvedor'acetonaN uantidade de acetona absorvida

G=GarMgs

.

@ubstituindo na euao +,5 a coordenada * ser# igual #N

.

17


18/29

7a figura ^.2^ +em ane3o, do livro (#gina !^5 com este valor da abcissa interce(ta)se a lin%a de inundao e determina)se o valor da ordenada +-,5 e obtm)seN - X5!YA coordenada - 6 dada (ela e3(resso abai3o e3tra4da da figura ^.2^N

4&*. 1C5

4&*. 1C.15

Assumindo ue a densidade do l4uido (uro 6 a(ro3imadamente igual a densidade do

l4uido com acetona5 teremos ueN

@ ! [c(] Mo livro [!] (#gina !5 Tabela ^.25 obt6m)se as caracter4sticas do enc%imento de an6isde >as%ing com dimensIes 2_2_$ [mm] e considerando o taman%o nominal ees(essura da (arede de ! (olegada5 e3trai)se os seguintes valoresN

@ubstituindo os valores na euao !X.! tem)seN

@ubstituindo 4n5 na euao +Y,N

18


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%.3. Determinao da altura de uma unidade de trans"er=ncia

9ara uma unidade de transferncia5 a altura da Torre de absoro 6 dada (orN

4&*. 115A m6dia logar4tmica (ara correco do coeficiente de transferncia de massa calcula)se

(orN

4&*. 11.15EndeNHoyN altura de uma unidade de transfernciaMN caudal da mistura gasosaMaN su(erf4cie de enc%imento (or unidade de volumeM&yN coeficiente de transferncia de massa5 &- X5` [&mol/m2%]M-N coordenada do gr#fico da torre de enc%imento.

Para o Topo 4%5:

Para o #undo 415:

@ubstituindo em . !!.! obtemosN

19


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&*uao 4115 eAtra!da do liro 1E8 p6gina 3GH

A altura de uma unidade de Transferncia da coluna 6 dada (ela euao +!!,5 (ortantointrodu:indo os dados teremosN

A altura real da coluna 6 dada (ela e3(resso seguinteN

4&*. 1%5

&*uao 41%58 eAtra!da da p6gina %H(8 do liro 1E

+ 6rea total da coluna de absoro ser6:

4&*. 1(5

[m2]

@ubstituindo na euao +^,5 (odemos obter o di0metro da colunaN

20


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%.F. Determinao das perdas 'idr6ulicas por resist=ncia%.F.1. ,6lculo da *ueda de presso no enc'imento seco

9ara a determinao da ueda de (resso no enc%imento seco utili:a)se a correlao dergun +livro+!, (#g. !Y,N

M 4&*. 175

EndeN

+9/:,N uedas de (resso/unidade de com(rimento da torreM

>eN n8mero de >eynoldsM

1(N factor de enc%imentoM

N coefienciente de (orosidadeM

gcN acelerao de gravidade.

9ara regime turbulento5 M visto ue >e aumenta5 a e3(resso5 redu:)seN

4&*. 17.15

QsolandoN

4&*. 17.1.15

m ueN

M 4&*. 17.1.1.a5

21


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M 417.1.1.b5

M

M

M

.

%.F.%. ,6lculo da *ueda de presso no enc'imento mol'ado

"omo J# foi e3(ressoN 5 a (artir da euao +!X,5 com os dados obtidoscalcula)se a coordenada -N

+!X,

@ubstituindo em +!X,5 obt6m)seN .

22


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Qndo a figura ^.2^ do livro 5 (#gina !^ com o valor de *5 J# determinado5 constitu4)

se assim um novo (ontoN 5interce(tando na curva de inundao

obte&os' $e%das $o% %esistnia *id%!u"ia do

en*i&ento &o"*ado.

2.6.3. Determinao da *ueda de presso total

A queda de $%esso ao "ono da +o%%e de abso%o se%! o

so&at,%io das quedas $a%a o en*i&ento &o"*ado e seo

%es$eti-a&ente:

; (Eq. 15)

23


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,ON,U)JO

A coluna de absoro ser# (roJectada com os seguintes (ar0metrosN

Parmetros tecnol$gicos:

Topo 4%5 #undo 415 Unidades

1raco molar de soluto no g#s5 > X5XX2! X5XYX

1raco molar de soluto no l4.5 A X X5X22_

"audal molar de g#s5 K _`5X _5X$^ ?mol.%)!

"audal molar de l4uido5 !YY5Y !!5X^$ ?mol.%)!

Parmetros geomLtricos para a dimenso da coluna sero:

AlturaN Z= 1F mE

i0metroN =0,65 mE

=ueda de (resso total (or unidade de com(rimento da torre ou (erdas (or

resistncia %idr#ulica totalN 4 PM-5 @ (F8H( gMm(E

24


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=ueda de (resso total 4 P5T@ 3HC8BB

E(erando a um m#3imo de Y_< da velocidade de inundao.

Tomando)se como base tais resultados5 observou)se ue o (rocesso de absoro degases (ode ser utili:ado como uma o(o (ara a minimi:ao da concentrao de

(oluentes atmosf6ricos. 9ara isto5 a (erce(o deste conceito deriva de uma (rofundaconscienti:ao da sociedade5 em es(ecial as grandes cor(oraIes em(resariais e sociaisue ainda admitem os conceitos do mundo obsoleto. Assim5 acredita)se ue oestabelecimento de novas conce(Ies tecnolFgicas seJa uma busca constante deestrat6gias (ara o desenvolvimento de tecnologias ambientais ca(a:es de redimir aemisso de gases tF3icos (ara atmosfera ou recu(erar os gases emitidos condiIes uefavorecem a soluo de (roblemas ambientais.

0I0IOK+#I+

[!] ) >obert e Treybal VE(eraciones com transferencia de massaW diciFn revolcuinaria5!Z_

[2] O "oulson5 . ;. and >ic%ardson5 . 1. VTecnologia =u4micaW Bolume ) BQ

ditoraN 1undao "alouste ulben?ian O !ZZ ) 'isboa

[$] ) A(ontamentos de Tecnologia O =u4mica O QB5 laborado (orN r. 1ula5 Afonso .2X!`

[`]%tt(N//labvirtual.e.uc.(t/siteoomla/inde3.(%(o(tioncomhcontenttas?vieCid$_Qtemid!_2+AcessadoN 22.!!.2X!`,

[_]) %tt(N//(t.Ci?i(edia.org/Ci?i/Absor


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A7*E@26


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27


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Kr6"ico de )'erood

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#igura G E gr#fico de @%erCood5 1ig. ^.$` de Treybal

designação de parâmetros.docx

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