Lista 6 2021-2

Escola de Química |UFRJ Departamento de Engenharia Química EQE – 482 / EQN Operações Unitárias II Data: 22/02/2022 Lista de Absorção e Esgotamento em Colunas de Pratos 1. Uma absorvedora deverá recuperar 97% de álcool etílico presente em uma corrente proveniente de uma fermentação, a qual tem uma vazão de 180 , a 30 0C, 101 kPa e contem 98% molar de CO2. O álcool 𝑘𝑚𝑜𝑙 ℎ etílico deve ser removido com H2O a 30 0C e 101 kPa numa coluna de pratos, isobárica e isotérmica, sendo sua vazão 50% superior a mínima. Calcule o número de estágios mínimos. Dados: Pressão de vapor do álcool etílico a 300C e 101 kPa: 10,5 kPa Coeficiente de atividade a diluição infinita do álcool etílico em H2O a 30 0C: 6,0 2. Na produção do gelo seco, o CO2 presente em uma mistura de gases inertes é purificado em uma coluna de absorção com trietanolamina, a solução líquida resultante é aquecida para recuperar o CO2. Sabendo que a mistura gasosa a ser tratada tem 25% em volume de CO2, o qual é absorvido por uma solução 1 molar de trietanolamina 25 0C e 1 atm., calcule: a. A quantidade mínima de solução de trietanolamina para uma vazão de 10 kmol/h da mistura gasosa, de modo que a concentração de CO2na corrente de saída gasosa da absorvedora não exceda a 1 % molar. b. A quantidade mínima de solução de trietanolamina, se este solvente já contiver 0,1 mol de CO2/mol de amina. c.O número de estágios teóricos de equilíbrio necessários para os casos (a) e (b) se a quantidade de solução usada for 50% superior a quantidade mínima. Dados de Equilíbrio a 250C e 1 atm de CO2 – trietanolamina Pressão Parcial CO2 (mmHg) Concentração (mol CO2/mol amina) 1,4 0, 0587 10,8 0, 161 43,4 0, 294 96,7 0, 424 259 0, 612 723 0, 825 3. Em uma coluna de múltiplos estágios, operando em contracorrente sem refluxo, desejamos secar ar úmido utilizando ácido sulfúrico como agente de absorção da umidade. Nas condições de operação, o ar pode ser considerado como insolúvel no ácido e este como não volátil. O ar úmido que desejamos secar contém inicialmente 0,015 Kg de água por Kg de ar seco e o ácido disponível apresenta uma concentração de 83,3% de H2SO4e 16,7 % de H2O em peso. Se por considerações econômicas a concentração do ácido não pode ser inferior a 40% em peso de H2SO4, pergunta-se: ● Qual o ar mais seco que podemos obter nessas condições? ● Qual a quantidade de ácido (indicar sua concentração) necessária para se obter 10 Kg de ar seco sob as condições do primeiro item? ● Qual o número de estágios de equilíbrio se a inclinação da reta de operação for igual a 1? ● Qual a umidade do ar que será obtido sob as condições do último item? Dados de Equilíbrio: Escala Y: 20 cm = 0,02 Escala X: 20 cm = 2,0 Y 0,00 0,001 0,0023 0,005 0,007 0,009 0,0108 0,0123 0,0138 0,0147 X 0,00 0,4 0,5 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 4. Deseja-se remover um soluto Q de um óleo pesado por esgotamento com ar. A coluna opera a 60 0C e 2,2 atm. Nesta temperatura e pressão podem ser considerados que o óleo não é volátil e o ar insolúvel no óleo. A vazão de entrada do óleo é 100 e possui 20 moles % de Q. É necessário reduzir a concentração de Q no óleo para 1 mol %. O ar na entrada é isento de Q e sua vazão molar é 100 . Os dados de equilíbrio a 60 0C e 2,2 atm podem ser expressos como: Fração molar de Q no gás = 1,5. fração molar de Q no líquido. Determine: ● O número de estágios teóricos de equilíbrio. ● Vazão mínima de solvente. ● Razão máxima . 5. O gás que deixa um fermentador consiste de uma mistura ar – CO2 contendo 10moles % de CO2 que deve ser absorvido com uma solução de 5,0 N de trietalonamina, a qual contém 0,04 moles de CO2 por mol de amina. Se a coluna possui 6 pratos teóricos, opera isotermicamente a 25 0C e se o produto líquido conter 0,8 vezes a máxima quantidade dióxido de carbono, calcule: a. Moles da solução de amina / mol de gás na carga. b. Composição do produto gasoso. Dados de Equilíbrio: [Y]=moles de CO2/ mol de ar [X]= moles de CO2 / mol de solução de amina Y 0.003 0.008 0.015 0.023 0.032 0.043 0.055 0.068 0.083 0.099 0.12 X 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.060 0.07 0.08 0.090 0.1 0.11