SOLUÇÃO PROVA P1 OP2 2016.2

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UNIVERSIDADE DO AMAZONAS 
FACULDADE DE TECNOLOGIA 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
Setor Sul do Campus Universitário - Bloco H, Av. Gal. Rodrigo Octávio Jordão Ramos, 3000 – Coroado 
69077-000 Manaus, AM. Fone/Fax: (092) 3647-4035/4028 
FTQ007 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS II 
Prova 1 
 
Aluno(a): _____________________________________________________ Data: ___________ 
 
Questão 1 (1,5 pontos): Avalie as linhas de equilíbrio dos sistemas SO2-Água e NH3-Água, presentes no 
gráfico da Figura 1, comparando-as em relação à realização de uma operação de absorção desses gases. 
Figura 1 – Linhas de equilíbrio para o SO2 e NH3 em água, T = 20oC, P = 1 atm. 
 
Questão 2: Deseja-se absorver 90% da amônia presente em uma corrente de gás, composta de 5% v/v de 
amônia no ar, utilizando uma coluna de 1 m2 de área da seção transversal, em contra-corrente com água 
pura. A vazão total de gás na entrada da coluna é de 100 kmol/h. A coluna deverá ser operada 
isotermicamente a uma pressão total de 1 atm abs, preenchida com um recheio de metal INTALOX de 1 ½ 
in (coeficiente relativo a transferência de massa: fp = 1,78). 
(a) (1,0 pontos) Observando as Figuras 2 e 3, escolha a temperatura mais indicada para a realização dessa 
absorção e justifique. Adote essa temperatura para os demais cálculos. 
(b) (1,5 pontos) Qual a mínima vazão de líquido (Lmín) a ser utilizada na coluna em kmol/h? 
Para as próximas questões escolha trabalhar com 30% acima do valor mínimo da vazão de líquido. 
(c) (1,0 pontos) Qual o valor de x no fundo da coluna, para 1,3.Lmín? 
(d) (2,0 pontos) Estime HG, HL, HOG, o percentual de resistência no filme gasoso e comente. 
(e) (1,0 pontos) Calcule a altura da coluna. 
(f) (2,0 pontos) Determine o número de estágios teóricos da coluna graficamente e pela equação de Kremser. 
 
 
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
yA
xA
Linha_Equilíbrio_NH3-H2O
Linha_Equilíbrio_SO2-H2O
 
 
Figura 2 – Linha de equilíbrio para o NH3 em água em 20oC, P = 1 atm. 
Ajuste linear dos dados de equilíbrio: y = 0,844x, R2 = 0,989 
 
Figura 3 – Linha de equilíbrio para o NH3 em água em 30oC, P = 1 atm. 
Ajuste linear dos dados de equilíbrio: y = 1,29x, R2 = 0,996. 
 
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08
y N
H
3
xNH3
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08
y N
H
3
xNH3
 
 
 
 
Tabela 1 – Propriedades dos componentes envolvidos na operação de absorção, a 1 atm abs. 
Propriedade 
[Temperatura] 
Componente ou Mistura 
Ar Água NH3-Ar NH3-Água 
µ (kg/m.s) 
[303K] 1,86 x 10
-5 0,80 x 10-3 
µ (kg/m.s) 
[293K] 1,82 x 10
-5 1,03 x 10-3 
ρ (kg/m3) 
[303K] 1,168 995,7 
ρ (kg/m3) 
[293K] 1,208 997,4 
DAB (m2/s) 
[273K] 0,198 x 10
-4 
DAB (m2/s) 
[288K] 1,77 x 10
-9 
 
Quadro 1 – Equações. 
 
Difusividade em 
gases 𝐷"#(𝑚&/𝑠) ∝ 𝑇,,./(𝐾) 
Difusividade em 
líquidos 𝐷"#(𝑚&/𝑠) ∝ 𝑇(𝐾)𝜇	(𝑘𝑔/𝑚. 𝑠) 
Coeficiente para o 
filme gasoso 
𝐻7(𝑚) = 0,226𝑓= 𝑁?@0,660 A,/ 𝐺C6,782 FA,/ 𝐺G0,678 A,H/ 
Gx e Gy em kg/s.m2 
Coeficiente para o 
filme líquido 
𝐻I(𝑚) = 0,357𝑓= 𝑁?@372 A,/ 𝐺C/𝜇6,782/0,8937×10FH		 A,H 
Gx e Gy em kg/s.m2 
Número de 
Unidades de 
Transferência 
Total 
(Fase gasosa) 
 
Média logarítmica 
da força motriz 
(Fase gasosa) 
 
Equação de 
Kremser 
(Absorção) 
𝑁 = 𝑙𝑛 𝑦RS, − 𝑚𝑥A𝑦, − 𝑚𝑥A 1 − 1𝐴 + 1𝐴ln𝐴 
 
A=L/mV 
 
 
NOy =
yf − yt
ΔyLM
ΔyLM =
(yf − yf *)− (yt − yt*)
ln yf − yf *yt − yt *
#
$
%
&
'
(