Absorção de Gases - PARTE I

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OPERAÇÕES UNITÁRIAS III - ABSORÇÃO DE GASES – prof. Matheus Poletto 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
A absorção de gases (designada por “Scrubbing”) é um processo com o qual 
se pretende remover preferencialmente um ou mais componentes de uma mistura gasosa 
por contato com uma corrente líquida onde esses componentes se dissolvem. A operação 
inversa chama-se Dessorção (“Stripping”), na qual um componente dissolvido num 
líquido passa para a fase gasosa. Embora a transferência de massa ocorra em direções 
opostas os princípios físicos associados tanto à Absorção como à Dessorção são os 
mesmos. O componente transferido de uma fase para outra é designado por Soluto, a 
corrente gasosa é composta pelo gás soluto e o Gás de Transporte (ou inerte), e a 
corrente líquida é constituída pelo Solvente e o soluto. 
 
Coluna de 
absorção
Entrada de Gás
Saída de Gás
Entrada de Líquido
Saída de Líquido
 
 
Os processos de Absorção e Dessorção são muito usados para produção, 
separação e purificação de misturas gasosas e concentração de gases, na produção de 
ácidos (sulfúrico, clorídrico, nítrico e fosfórico), de amoníaco, de amônia, de formaldeído, 
de carbonato de sódio, no tratamento de gases de combustão do carvão e de refinarias 
do petróleo, na remoção de compostos tóxicos ou de odor desagradável (como o gás 
H2S), na purificação de gases industriais e na separação de hidrocarbonetos gasosos. 
Como exemplos, pode-se citar a absorção de NH3 em água a partir do ar, seguido da 
destilação para recuperar amônia relativamente pura. 
Com o objetivo de recuperar o solvente usado, a absorção gasosa está muitas 
vezes associada com a operação inversa a dessorção, como mostrado na figura abaixo, 
onde os componentes de um líquido são separados por contato com um gás que é 
insolúvel nesse líquido. 
 
 
 
 
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Diagrama esquemático das operações de absorção e dessorção. O CO2 contido em um 
efluente gasoso é absorvido por uma solução aquosa de uma amina sendo esse solvente 
posteriormente regenerado (por dessorção com vapor de água) e reciclado. 
 
 
SELEÇÃO DO SOLVENTE 
 
O processo de Absorção/Dessorção é um processo de transferência de massa que 
explora diferenças na solubilidade gás/líquido dos diferentes componentes de uma 
mistura que se pretende tratar. Por isso, um dos pontos críticos para se obter uma 
eficiente separação é a escolha do solvente (no caso da absorção) ou do gás de 
transporte (no caso da dessorção) a usar. Se o objetivo principal for a produção de um 
composto específico, a seleção do solvente é restringida pela natureza do produto. 
No caso da remoção de impurezas de um gás, há maior liberdade de escolha. 
Como já dito acima, um dos fatores a considerar na escolha de um solvente é a 
solubilidade do soluto, devendo esta ser elevada para se obter uma maior velocidade de 
absorção e para necessitar de menor quantidade de líquido. Outro fator é a natureza 
química do soluto e do solvente que devem ser semelhantes para aumentar a 
solubilidade. 
O solvente pode ser um líquido não reativo e a solubilização do soluto é apenas um 
processo físico (forças de interação de Van der Waals), ou pode ser um líquido que 
produz uma reação rápida com o soluto o que faz aumentar a velocidade de absorção e a 
quantidade a ser absorvida. Este último tipo de solvente químico é usado, em geral, 
quando o soluto se encontra em baixas concentrações, pois é um processo mais seletivo 
(maior solubilidade do soluto), mas a reação deve ser reversível para que o soluto seja 
removido numa segunda coluna e não sejam produzidas grandes quantidades de 
resíduos. Um solvente reativo é também usado quando se pretende converter um 
composto perigoso num composto mais com menor toxicidade. 
O gás transportador ou diluente (Figura (a) abaixo) na absorção deve ser muito 
pouco solúvel no solvente líquido C e este deve ser muito pouco volátil, pois só assim o 
equilíbrio líquido vapor do soluto B não é afetado. Assim, assume-se o equilíbrio de fases 
como o de uma mistura binária, por exemplo, soluto B/solvente, pois ignora-se o efeito da 
quantidade do gás transportador A que está dissolvida no solvente C. 
Na dessorção, considera-se que o diluente A não é volátil e apenas o soluto B está 
em equilíbrio com o solvente gasoso C, como mostrado na Figura (b) abaixo. 
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Na absorção o gás transportador (ou diluente) permanece sempre na fase gasosa, ou 
seja, é insolúvel e não é transferido para o solvente líquido. 
Na dessorção, o gás transportador (ou diluente) permanece sempre na fase líquida, ou 
seja, não é volátil e não é transferido para a fase gasosa. 
 
 
 Uma operação de absorção tem dois objetivos: 
 
- Remoção do soluto da mistura gasosa usando um solvente para formar uma solução 
específica desejada; 
 
- Remoção do soluto da mistura gasosa porque a sua presença é indesejada, não 
havendo interesse particular na solução formada. 
 
 No primeiro caso, a escolha do solvente é determinada, obviamente, pela solução 
final que se pretende obter, como acontece, por exemplo, na absorção do cloro presente 
numa corrente gasosa com água para formar ácido clorídrico. 
 
 No segundo caso, a escolha do solvente obedece a critérios gerais, vinculados as 
características e propriedades do solvente, tais como: 
 
Capacidade: determinada pela solubilidade do soluto no solvente. Se esta for elevada, é 
menor a quantidade de solvente necessária para a remoção do soluto. Se o solvente 
reagir com o soluto, aumenta a sua capacidade, mas a sua regeneração (por dessorção) 
só será possível se a reação for reversível. Assim, solventes com propriedades químicas 
semelhantes aquelas do soluto são geralmente a melhor escolha. 
 
Seletividade: o solvente deve dissolver apenas o componente, ou componentes, da 
corrente gasosa que se pretendem absorver. 
 
Volatilidade: ter uma pressão de vapor tão baixa quanto possível (deve ser pouco volátil), 
para minimizar possíveis perdas do solvente para a corrente gasosa. 
 
Corrosibilidade: não corrosivo, para serem evitados materiais de construção especiais e 
dispendiosos. 
 
Custo: barato, para minimizar os custos associados a eventuais perdas. 
 
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Viscosidade: pouco viscoso para dar origem a coeficientes de transferência mais baixos, 
melhorando condições de inundação e o seu transporte ser mais fácil e econômico por 
apresentar menores perdas de carga. 
 
Outros fatores: não tóxico, nem inflamável, nem quimicamente instável, baixo ponto de 
fusão e facilmente recuperável por dessorção. 
 
 
 
EQUILÍBRIO GÁS-LÍQUIDO 
 
 
 As operações de absorção e dessorção envolvem pelo menor três componentes, 
assim, o equilíbrio entre as duas fases (líquido e vapor) pode ser representado num 
diagrama de equilíbrio ternário envolvendo os três componentes (soluto, solvente e gás 
transportador) distribuídos para ambas as fases. 
No entanto, é comum representar este equilíbrio através das pressões parciais do 
soluto na fase gasosa (pA) em função das composições do solvente na fase líquida (xA). 
Essas curvas de equilíbrio, designadas por curvas de solubilidade, apresentam uma zona 
de linearidade para baixas concentrações do soluto no solvente líquido. Assim, para 
soluções diluídas, o equilíbrio de fases pode ser representado pela Lei de Henry. 
 
Lei de Henry => frequentemente a relação do equilíbrio entre a pressão parcial de A (pA) 
na fase gasosa e a concentração molar no líquido (xA) pode ser expressa por uma reta – 
equação da Lei de Henry – a baixas concentrações: 
pA = H xA 
 
onde H é a constante de Henry, em atm, para um dado sistema. Quando ambos os lados 
da equação são divididos pela pressão total (PT) teremos: 
pA/PT = (H xA)PT => yA = H’ xA 
onde H’ é a constante de Henry (fração molar do gás/fração molar de líquido). H’ é 
dependente da pressão enquanto que H não depende. 
 
 
 
 
 
 
 
Pressão parcial do SO2 
na fase gasosa [atm] 
Fração molar de SO2 
no líquido 
Lei de Henry => pA = H.xA = 29,6 xA