Absorção gagosa

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Absorção gasosa
Professor Bento Pereira
Introdução
A absorção gasosa é a transferência de um componente solúvel da fase gasosa para a uma fase liquida absorvente e não volátil.
Remover o soluto presente no gás. Este soluto está na fase gasosa e passará para a fase líquida devido a diferença de concentrações.
Aplicações
Sem reação química: recuperação de acetona de uma mistura ar-acetona por um fluxo de água.
Com reação química: fabricação de ácido nítrico pela absorção de oxido de nitrogênio em água.
Descrição do Processo
FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃO
		
Gás = Soluto + Inerte
Água pura
Inerte
Água + Soluto
FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃO
		
Gás = Amonia + Ar
Água pura
Ar
Água + Amonia
FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃO
		 
Gbase
Ybase
Gtopo
Ytopo
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. 
FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃO
		 
Gbase
Ybase
G’
Gtopo
Ytopo
G’
Lbase
Xbase
L’
Ltopo
Xtopo
L’
G’ = Fluxo molar do inerte na fase gasosa;
L’ = Fluxo molar do inerte na fase líquida;
FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃO
		 
Gbase
Ybase
G’
Gtopo
Ytopo
G’
Lbase
Xbase
L’
Ltopo
Xtopo
L’
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
FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃO
		 
Gbase
Ybase
G’
Gtopo
Ytopo
G’
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
FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃO
		 
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
Para conhecimento:
Para converter de fração molar para razão molar:
 e 
Calcular o número de estágios:
 
 
= Calculado pela condição de equilíbrio
EXERCÍCIOS
15
EXEMPLO
 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 moles de água necessário, para cada 100 moles de gás de entrada, para recuperar 99% da amônia. 
FUNCIONAMENTO DA COLUNA DE ABSORÇÃO
		 
GB = 100 moles de gás 
GT = 
YT = 
LB = 
XB = 
LT = ? 
1) Balanço de Massa:
 LTXT + GBYB = LBXB + GTYT
YB = 35% NH3
99%
XT = 0
EXEMPLO
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 = 0,35
XB = 0,075
2) 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 
EXEMPLO
3) Calcular GTXT
		Se entraram 35 moles de amônia, onde 34,65 moles de amônia foram recuperados, então:
		 GTYT = 35 – 34,56 = 0,35 moles de amônia 
EXEMPLO
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
4) Substituindo no balanço de massa:
EXEMPLO
GBYB = LBXB + GTYT
GBYB = (LT + recuperado) XB + GTYT
100 x 0,35 = (LT + 34,65) x 0,075 + 0,35
LT = 427 moles de água
Lição 12: Absorção e Stripping
21
Estudo de casos
Um efluente contendo 0.15% em volume de um gás A, bastante solúvel, é lavado em contracorrente com água pura, em uma coluna de recheio que opera a pressão atmosférica. Por questões ambientais sua concentração deve ser reduzida a 0,01 %. Encontre o número teórico de pratos da coluna e o fluxo de água para uma condição operacional de 1,7 vezes o valor de operação mínimo. Assuma os dados de equilíbrio como sendo y* = 0.03x
Yb = 0,15% = 0,0015
Yt = 0,01% = 0,0001
G’
G’
L’
Xt = 0
L’
Xb =
EXERCÍCIO
Sabendo que:
O valor de xb pode ser encontrado pela condição de equilíbrio.
	y = 0,03x
Quando yb = 0,0015, entao: xb = 0,0015/0,03
			xb = 0,05
Substituindo na fórmula:
Pelo enunciado:
EXERCÍCIO
Tendo o L/G real, basta substituir na fórmula e achar o verdadeiro xb.
Calculando o número de estágios
EXERCÍCIO
1
2
3
4
5
0,03
0,06
0,09
0,12
0,15
0,01
XB
YB
1
2
3
4
Serão necessários 4 estágios de equilíbrio