Lista 5 - Operações Unitárias 2 - 2023-2

2023-2 1 EQE482 – Operações Unitárias II Ingrid Azevedo Lista 5 01. Absorção de acetona do ar pela água a 20°C e 101 kPa (760 torr) é feita em uma coluna de bandejas valvuladas com 50% de eficiência. 100 kmol/h de gás da alimentação contendo 85% em mol de ar e 15% em mol de acetona é absorvido por água pura. A água absorve 95% da acetona da alimentação. Os dados de equilíbrio P-x para a acetona são fornecidos conforme listado abaixo. Percentual molar de acetona em água 3,30/7,20/11,7/17,1 Pressão parcial de acetona no ar, torr 30,0/62,8/85,4/103,0 Calcular: (a) O valor mínimo de LS/VC, a razão de moles de água por mol de ar. (b) O número de estágios de equilíbrio necessários usando um valor de LS/VC de 1,25 vezes o mínimo. (c) A concentração de acetona na água de saída. (d) O diâmetro e a altura da coluna (Use as densidades das corrente como a densidade do componente em maior concentração na corrente). 02. Um composto orgânico volátil dissolvido numa corrente aquosa é removido em uma coluna de esgotamento, usando 500 𝑙𝑏 ℎ ⁄ de ar em contra corrente. A corrente a tratar tem uma composição mássica do composto orgânico igual 0,10 lb de composto orgânico/lb de água, sendo 500 lb/h a vazão de água isenta de soluto. A concentração de composto orgânico na corrente tratada não deve exceder a 0,005 g de composto orgânico/lb de água. Admitindo que a água não é volátil e que a solubilidade do ar é desprezível, determine: (a) O número de estágios de equilíbrio. (b) A composição do composto orgânico no produto gasoso da coluna de esgotamento. Dados de equilíbrio do sistema composto orgânico/água: Y=1,50 X 03. Uma planta completa de tratamento de uma mistura gasosa consiste de uma absorvedora para remover a impureza (soluto) e a coluna de esgotamento para regenerar o solvente. No presente tratamento, uma parte do gás tratado é aquecida e é usada na coluna de esgotamento. Esta corrente é chamada de Corrente B. Esta aplicação particular é para reduzir a impureza A, presente no gás de entrada. A absorvedora opera a 1,5 atm e 24 0C onde o equilíbrio é dado por y = 0,5 x (fração molar). A coluna de esgotamento opera a 1 atm e 92 0C e o equilíbrio nessas condições é dado pela seguinte equação y = 3,0 x (fração molar). A vazão molar do gás total é 1400 mols/dia, e o gás contém 15 mols % de A. O carreador gasoso é o ar. Deseja-se que a concentração de A no gás tratado seja de 0,5 mols % de A. A taxa molar de entrada de líquido na absorvedora é 800 mols/dia e contém 0,5 mols % de A. Determine: (a) O número de estágios da absorvedora e a concentração do produto líquido em relação a A. (b) Se a coluna de esgotamento possui 04 estágios, a vazão da corrente B que possui uma concentração de 0,5 % molar de A. 04. Uma corrente de 0,8 kg/s de ar e amoníaco (com densidade mássica média de 1,168 kg/m3) é tratada em contra corrente com água (densidade média de 1000 kg/m3) em uma coluna recheada onde a fração mássica de amoníaco é reduzida desde 0,05 a 0,0001. A relação de equilíbrio para a temperatura de trabalho é expressa por y = 1,01. x. (a) Determine a vazão de água operacional = 1,5 vezes a vazão mínima. (b) Usando a equação de Kremser, calcule o número de estágios de equilíbrio. (c) Calcule o diâmetro e a altura da coluna, sabendo que o recheio é Mellapak 500 Y. 2023-2 2 (d) Admita que depois de passado algum tempo necessita-se aumentar a capacidade de processamento da coluna. Calcule a nova concentração de saída do amoníaco na fase gasosa se a vazão do gás a tratar aumentar 15%, mantendo as composições de entrada e a vazão de água. 05. Na Figura, os componentes de maior peso molecular, n-butano (C4) e n-pentano (C5) no gás de hidrocarboneto são removidos por absorção a 400 psia com um óleo de hidrocarboneto de alto peso molecular que é equivalente ao n-decano. As quantidades de traço de cada componente aparecem no óleo de entrada. Estime as vazões e composições de vapor e líquido de saída através do método de Kremser, usando os fatores estimados de absorção e esgotamento dos componente na entrada de L e V, com os valores K por componente obtidos pela lei de Raoult com base em uma temperatura média de entrada de (90 + 105)∕2 = 97,5°F. 06. Em uma planta de amônia, deseja-se absorver traços de argônio e metano da corrente de nitrogênio usando amônia líquida como solvente. A operação é realizada a 253,2 K e 175 atm de pressão. A vazão molar da carga é 100 kmoles/h. O gás contém 2,4x10-3 % molar de argônio e 1,29x10-1 % molar de metano. Deseja-se remover 95% do metano. A amônia é pura e a razão (L/V)op=(L/V)min x 1,4. Dados de Equilíbrio: PCH4 (atm) =3600 . xCH4 PAr (atm) = 7700 . xAr Determine: (a) Fração molar de CH4 no produto gasoso. (b) (L/V)min e (L/V)op. (c) Fração molar de metano no produto líquido. (d) Número de estágios; (e) Composição de argônio nos produtos e sua recuperação na fase líquida.