FATEB – Faculdade de Telêmaco Borba

Operações Unitárias II

Prof. Michel de Angelis

Absorção e Stripping - RevisãoAbsorção e Stripping são métodos comuns para:

a) remover impurezas de um gás (absorção);

b) remover impurezas de um liquido (stripping).

Absorção e Stripping - Revisão

O líquido absorvente

absorve, preferencialmente,

certo componente do fluxo

de vapor.

Absorção e Stripping - Revisão

Vapor preferencialmente

vaporiza certos componentes

do fluxo líquido.

Absorção e Stripping - RevisãoProcesso utilizado para produção, separação e purificação de

misturas gasosas. Aplicações:

◦Produção de ácidos: sulfúricos, clorídrico, etc;

◦Produção de amoníaco, amônia, formaldeído;

◦Purificação de gases de combustão;

◦Remoção de compostos tóxicos ou de odor desagradável: H2S.

Absorção e Stripping - Revisão

Para a operação de absorção e

esgotamento, são utilizados os mesmos

equipamentos que para a operação de destilação,

principalmente torres com recheios, embora

torres com pratos com borbulhadores ou com

pratos valvulados também sejam empregadas.

Absorção e Stripping - Revisão

Absorção e Stripping - Revisão

O recheio deve apresentar entre suas

qualidades: alta porosidade e área específica,

baixa perda de carga, boa resistência química e

mecânica, formato irregular, baixo custo e peso

específico.

1-O que é absorção e dessorção?2-Qual a diferença entre esta operação unitária e a destilação?4-Qual o equipamento utilizado nesta operação unitária?5-Comente sobre as especificações para se projetar um equipamento de absorção/dessorção.

Exercícios

Elementos de Cálculo

Balanço de massa• y vs x, onde y é a fração molar do soluto no

gás e x é a fração molar do soluto no líquido;

• Y vs X, sendo X o número de kmol de soluto

por kmol de solvente puro (isento de soluto) e Y o

número de kmol de soluto por kmol de gás isento

de soluto.

As letras X e Y assim definidas são relações molares. Muitas vezes elas representam relações em peso, isto é, kg de soluto/kg de solvente e kg de soluto/kg de gás isento de soluto respectivamente. As relações entre X,Y e x, y são as seguintes:

Balanço de massa

yyY

1x

xX

1

GbaseYbase

GtopoYtopo

Lbase

Xbase

Ltopo

Xtopo

G = Fluxo molar da fase gasosa;L = Fluxo molar da fase líquida;X = Razão molar do soluto na fase líquida;Y = Razão molar do soluto na fase gasosa.

GbaseYbaseG’

GtopoYtopoG’

Lbase

Xbase

L’

Ltopo

Xtopo

L’

G’ = Fluxo molar do inerte na fase gasosa;L’ = Fluxo molar do inerte na fase líquida;

Lbase

Xbase

L’

Ltopo

Xtopo

L’

GbaseYbaseG’

GtopoYtopoG’ Balanço de Massa:

Global: LT + GB = LB + GT

Por componente:LTXT + GBYB = LBXB + GTYT

Com inerte:

L’XT + G’Y = L’X + G’YT

N

G’Y

L’X

GbaseYbaseG’

GtopoYtopoG’

Lbase

Xbase

L’

Ltopo

Xtopo

L’ Balanço de Massa:

Com inerte:

L’XT + G’Y = L’X + G’YT

Rearranjando:

L’ (XT - X) = G’ (YT – Y)

N

G’Y

L’X

TT YXXGLY )(''

TT YXXGLY )(''

XT XB

YT

YB

A linha operacional está acima da linha de equilíbrio porque para cada estágio há mais

soluto no vapor que no equilíbrio

As leis de Rault, Henry e Dalton podem ser aplicadas:

Relações de equilíbrio

p = P0 x Rault

p = H x

Henryp = P y

Dalton

EXERCÍCIOS

1- Um gás de refinaria contendo 40mol% de propano, 20% de

n-butano e 25% de n-pentano foi mantido em contato com um

óleo mineral não volátil a 30°C e 1,5 atm durante um tempo

suficientemente longo para ser atingido o equilíbrio. Calcular a

composição da solução líquida em equilíbrio.

Resolução

p = P0 x Raul

p = P y DaltonP y = P0 x

0PPyx

Utilizaremos a figura B-1 do anexo B do Gomide para encontrarmos a pressão de vapor dos componentes.

1- Razões econômicas e ambientais indicam a necessidade de

recuperar uma corrente de gás contendo 35% de amônia e

65% de ar, em volume. Para tal, um engenheiro químico

pretende utilizar uma torre de absorção que opera em

contracorrente com água limpa, a uma pressão de 1 bar.

Considerando os dados da figura abaixo, calcule o número

mínimo de mols de água necessário, para cada 100 mols de

gás de entrada, para recuperar 99% da amônia.

1°- Balanço de Massa:

LTXT + GBYB = LBXB + GTYT

99%

2° Calcular XB:

Tendo o valor de YB (sempre fornecido pelo problema), o valor de XB é facilmente obtido pelo “diagrama de equilíbrio”.

Pelo gráfico, temos que:

YB = 0,35XB = 0,075

3° Calcular a quantidade de amônia que foi removida

O enunciado disse que 99% da amônia foi

recuperada. Sabendo que para cada 100 moles de água, 35 moles

são de amônia, então:

99% de 35 moles = 35 x 99/100 =

34,65 moles de amônia recuperado

4° Calcular GTXT

Se entraram 35 mols de amônia, onde 34,65 mols de amônia

foram recuperados, então:

GTYT = 35 – 34,56 = 0,35 moles de amônia

O valor dessa subtração sempre será o valor de GTXT, pois consideraos que apenas 1% do soluto está saindo no topo, onde este valor pode ser

desconsiderado.

Assim, podemos dizer que:

LB = LT + recuperado

5°Substituindo no balanço de massa:

GBYB = LBXB + GTYT

GBYB = (LT + recuperado) XB + GTYT

100 x 0,35 = (LT + 34,65) x 0,075 + 0,35

LT = 427 mols de água