COLUNA ABSORVEDORA CA401

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COLUNA ABSORVEDORA A-401
Metodologia de cálculo
Para realizar o dimensionamento da coluna absorvedora foi utilizado os mesmos conceitos aplicados nas colunas de destilação.
A coluna tem como objetivo absorver toda a corrente gasosa proveniente da corrente 12. Esta corrente contém em sua grande parte cloreto de hidrogênio e ainda uma grande quantidade de benzeno que poderá ser novamente aproveitado no processo. A Tabela 1 apresenta as frações mássicas da corrente gasosa de entrada.
Tabela 1 - Características da Corrente 12 
	Corrente 12
	Temperatura (°C)
	60
	Pressão (bar)
	1,5
	Vazão Mássica (kg/h)
	1581,39
	Vazão Molar (kmol/h)
	35,72
	Frações Mássicas
	Benzeno
	0,287
	Monoclorobenzeno
	0,033
	Cloreto de Hidrogênio
	0,680
(Fonte: Os Autores)
O cloreto de hidrogênio quando em fase aquosa torna-se ácido clorídrico. Para que o a solução seja considerada ácido clorídrico, ela necessita ter uma concentração mássica de 35%, com isso foi definido a corrente de água necessária para absorver toda a corrente gasosa e no final apresentar a concentração desejada. A Tabela 2 apresenta as características da corrente 16-B.
Tabela 2 - Características da corrente 16-B 
	Corrente 16-B
	Temperatura (°C)
	30
	Pressão (bar)
	1,5
	Vazão Mássica (kg/h)
	1909
	Vazão Molar (kmol/h)
	106
	Frações Mássicas
	Água
	1
(Fonte: Os Autores)
Assim foi feita a análise no modo equilibrium para determinar o número de estágios mínimos para absorver e analisando a quantidade de benzeno que sai na corrente de vapor no topo. A Figura 1 demonstra a análise.
Figura 1 - Determinação do número de estágios teóricos 
(Fonte: Os Autores)
Assim temos que o número mínimo de estágios para absorver e apresentar uma pequena quantidade de benzeno no topo é 29 estágios.
Assim foi feito a análise para determinar qual o tipo de interno da coluna.
 
Tabela 3 - Determinação do parâmetro de fluxo 
	Estágio
	Vazão de 
líquido (kg/h)
	Vazão de 
vapor (kg/h)
	Densidade do 
líquido (kg/m3)
	Densidade do 
vapor (kg/m3)
	Parâmetro 
de fluxo
	1
	2744,68
	0,09
	958,40
	0,59
	0,00
	2
	2744,68
	917,77
	958,40
	0,59
	0,07
	3
	2744,68
	917,77
	958,40
	0,59
	0,07
	4
	2744,68
	917,77
	958,40
	0,59
	0,07
	5
	2744,68
	917,77
	958,40
	0,59
	0,07
	6
	2744,69
	917,78
	958,40
	0,59
	0,07
	7
	2744,70
	917,78
	958,39
	0,59
	0,07
	8
	2744,72
	917,79
	958,39
	0,59
	0,07
	9
	2744,75
	917,81
	958,39
	0,59
	0,07
	10
	2744,80
	917,84
	958,39
	0,59
	0,07
	11
	2744,88
	917,89
	958,38
	0,59
	0,07
	12
	2745,03
	917,97
	958,37
	0,59
	0,07
	13
	2745,28
	918,12
	958,35
	0,59
	0,07
	14
	2745,72
	918,38
	958,31
	0,59
	0,07
	15
	2746,48
	918,82
	958,24
	0,59
	0,07
	16
	2747,79
	919,57
	958,13
	0,59
	0,07
	17
	2750,05
	920,88
	957,94
	0,59
	0,07
	18
	2753,94
	923,14
	957,62
	0,59
	0,07
	19
	2760,65
	927,03
	957,05
	0,59
	0,07
	20
	2772,25
	933,74
	956,09
	0,60
	0,07
	21
	2792,29
	945,34
	954,45
	0,61
	0,07
	22
	2827,01
	965,38
	951,67
	0,63
	0,08
	23
	2887,36
	1000,10
	947,06
	0,67
	0,08
	24
	2992,87
	1060,45
	939,55
	0,73
	0,08
	25
	3179,36
	1165,96
	927,82
	0,84
	0,08
	26
	3515,64
	1352,45
	910,55
	1,03
	0,09
	27
	4145,95
	1688,73
	887,36
	1,36
	0,10
	28
	4822,44
	2319,04
	876,79
	1,75
	0,09
	29
	3525,22
	2995,53
	1005,93
	1,49
	0,05
	30
	3345,00
	1698,31
	1081,89
	1,59
	0,08
(Fonte: Os Autores)
Tendo que os valores encontrados foram menores que 0,1, adotou-se recheio com interno da coluna.
Para determinar qual o melhor recheio para a coluna, foram feitas análises utilizando dois tipos de recheio, Pall Ring 25mm e Intalox 25mm, ambos os recheios são de plástico devido à alta corrosão do sistema.
Com esta análise também foi determinado o número real de estágios da coluna.
Figura 2 - Determinação do número de estágios e tipo de recheio 
(Fonte: Os Autores)
Assim foi determinado que o recheio será o Intalox e que a coluna apresentará 40 estágios.
Figura 3 - Selas tipo Intalox 
(Fonte: Koch-Glitsch)
Distribuidores de líquido
Os cálculos do distribuidor de líquido foi feito utilizando o diagrama da figura. Foi calculado somente um distribuidor pois, a alimentação de água e de refluxo são nos mesmo estágio. O resultado se encontra na Tabela 4.
Tabela 4 - Resultados para o distribuidor de líquido da coluna CA-401 
	
	Vazão Volumétrica (m3/h)
	Diâmetro da Coluna (m)
	Área transversal (m2)
	Carga especifica de líquido (m3/m2.h)
	Alimentação + Refluxo
	4,691
	0,7
	0,385
	12,19
(Fonte: Os Autores)
O modelo escolhido foi o do tipo Channel-Type, modelo VKR1 e está representado na figura. 
Seção de topo
A seção de topo foi calculada seguindo as especificações no tópico.
A altura da seção de topo ficou de 1212 mm.
Seção intermediária
 A seção intermediaria é levada em conta o número de estágios e a altura equivalente de prato teórico. Neste caso o HETP calculado foi de 0,4 m, como a coluna apresenta 40 estágios, a altura final da seção intermediária é de 16 m. 
Seção de fundo
A seção de fundo da coluna foi feita seguindo as especificações do tópico. A altura fina da seção de fundo foi de 1440 mm.
Bocais
Os bocais foram calculados de forma análoga aos bocais calculadas das colunas destiladoras.
Os bocais calculados foram:
i. Alimentação de água
ii. Entrada de gás
iii. Saída de líquido
iv. Saída de gás
v. Refluxo
Tabela 5 - Diâmetro dos bocais da coluna CA-401 
	 
	i
	ii
	iii
	iv
	v
	Vazão Volumétrica (m3/s)
	0,0005
	0,1814
	0,0009
	0,3858
	0,0008
	Velocidade de escoamento (m/s)
	1,54
	22,08
	0,95
	20,69
	1,62
	Diâmetro interno (mm)
	20,96
	102,26
	35,08
	154,08
	24,64
	Diâmetro comercial (in)
	3/4"
	4"
	1.1/4"
	6"
	1"
(Fonte: Os Autores)
A Tabela 6 demonstra os resultados dos demais bocais auxiliares.
Tabela 6 - Diâmetro dos bocais auxiliares 
	Bocal
	Diâmetro (mm)
	Boca de visita
	400
	Suspiro
	25
	Purga
	25
	Dreno
	50
	(Fonte: Os Autores)
Espessura da coluna CA-401
A espessura da coluna foi calculada seguindo as especificações do tópico.
A espessura final da coluna foi de 12,7 mm (1/2”).
Características da coluna CA-401
A Tabela 7 apresenta os valores calculados das alturas de cada seção da coluna.
Tabela 7 - Alturas da coluna CA-401 
	Alturas (m)
	Seção de Topo
	1,2
	Seção Intermediária
	16
	Seção do Fundo
	1,4
	Altura total
	18,6
(Fonte: Os Autores)
As características da coluna CA-401 se encontram na Tabela 8.
Tabela 8 - Características da coluna CA-401 
	Coluna de absorção CA-401
	Vazão mássica de entrada de líquido (kg/h)
	1909
	Vazão volumétrica de entrada de líquido (m3/h)
	1,92
	Vazão mássica de entrada de gás (kg/h)
	1581,4
	Vazão volumétrica de entrada de gás (m3/h)
	652,90
	Vazão mássica do fundo (kg/h)
	3427
	Vazão volumétrica do fundo (m3/h)
	3,30
	Vazão mássica de refluxo (kg/h)
	2658,68
	Vazão volumétrica de refluxo (m3/h)
	2,77
	Número de estágios
	40
	Estágio de alimentação do líquido
	1
	Estágio de alimentação de gás
	40
	Razão de refluxo
	41,96
	Temperatura do condensador (°C)
	100
	Calor requerido no condensador (kW)
	553,38
	Pressão no condensador (bar)
	1
	Altura (m)
	18,6
	Tipo de recheio
	Intalox 25mm
	HETP (m)
	0,4
	Eficiência global
	0,75
	Material
	Hastelloy
(Fonte: Os Autores)
Tambor de refluxo
O tambor de refluxo da coluna foi calculado seguindo as especificações do tópico. Os resultados estão apresentados na Tabela 9.
Tabela 9 - Resultados do tambor de refluxo da coluna CA-401 
	Tambor de refluxo
	L (m3/min)
	0,04623
	tr (min)
	5
	Vv (m3)
	0,46
	Dt (m)
	0,53
	H (m)
	2,11
	Hliq (m) 
	1,06
(Fonte: Os Autores)