DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

Operações Unitárias III 2014.1

Profª Ruthinéia Jéssica Alves do Nascimento

1ª Lista de Exercícios

1) Uma mistura gasosa a uma pressão total a 2,026 x 105 Pa contendo SO2 é posta em

contato simples (único estágio) com água pura a 293 K. A pressão parcial de SO2 na

mistura gasosa inicial é 1,52 x 104 Pa. O gás de entrada contem 5,70 kmol e a água de

entrada é igual a 2,20 kmol. O gás e o líquido de saída estão em equilíbrio. Calcule as

quantidades e as composições das fases na saída do equipamento.

2) Deseja-se absorver 90% da acetona presente no gás contendo 1% de acetona em ar, em um processo multiestágio. A vazão de entrada de gás é 30,0 kmol/h, e a vazão de entrada da corrente de água pura é 108,0 kmol/h. O processo opera isotermicamente a 300 K e uma pressão total de 101,3 kPa. A relação de equilíbrio para a acetona é y1=2.53x1. Determine o número de estágios teóricos necessários para este processo. Utilizando o método gráfico e o método analítico. 3) Uma operação de dessorção multiestágio é utilizada para remover impurezas de uma corrente líquida de nata. A impureza está presente na nata a uma concentração de 20 ppm. Para cada 100 kg/h de nata entrando no processo, 50 kg/h de vapor são utilizados para realizar a des sorção. Deseja-se reduzir a concentração de impurezas para 1ppm. A relação de equilíbrio entre a impureza no vapor e no líquido é y1=10x1. Determine o número de estágios teóricos necessários para o processo. (Lembrete: a linha de operação da dessorção fica abaixo da linha de equilíbrio, sendo assim resolução gráfica do número de estágios começa do ponto yN+1 e xN). 4) O soluto A está sendo absorvido de uma mistura gasosa contendo A e B em uma torre de parede molhada, com o líquido fluindo de cima para baixo ao longo da parede. Em um certo ponto a composição do gás dentro da torre é yAG = 0,380 e a composição do líquido é xAL = 0,1. A torre opera a 298 K e 1,013 x 105 Pa.

( )' 3 ' 32 21,465 10 , 1,967 10 , 0,257, 0,197

G L Ai Aikmol kmolk k x y

s m s m− −= × = × = =⋅ ⋅

a) Calcule os coeficientes globais de transferência de massa, ' ', , ,G L G LK K K K .

b) Calcule o valor do fluxo de transferência de massa. c) Determine a porcentagem da resistência da fase gasosa.

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Operações Unitárias III 2014.1

Profª Ruthinéia Jéssica Alves do Nascimento

5) O soluto A está sendo absorvido de uma mistura gasosa contendo A e B em uma torre de parede molhada, com o líquido fluindo de cima para baixo ao longo da parede. Em um certo ponto a composição do gás dentro da torre é yAG = 0,25 e a composição do líquido é xAL = 0,05. A torre opera a 298 K e 1,013 x 105 Pa. Considere o caso onde A

está se difundindo em um B estagnado. ' 3 ' 3

2 21,465 10 , 1,967 10G L

kmol kmolk ks m s m

− −= × = ×⋅ ⋅a) calcule as composições na interface, Aix e Aiy .

b) O fluxo NA. c) Calcule os coeficientes globais de transferência de

massa, ' ,G GK K e o fluxo NA.

d) Calcule os coeficientes globais de transferência de

massa, ' ,L LK K e o fluxo NA.

6) Uma torre de pratos deve ser projetada com o objetivo de absorver SO2 de corrente de ar utilizando água pura a 293K. A corrente gasosa contem 20% de SO2(base molar) e deixa a torre com composição igual a 2% a uma pressão total igual a 101.3 kPa. A vazão de ar (isento de SO2) é de 150 kg/h.m2, e a vazão de água é de 6000 kg/h.m2. Assumindo que a eficiência do prato é de 25%, quantos pratos teóricos e quantos pratos reais são necessários? a) Utilizando o método gráfico. b) Utilizando o método analítico. 7) Uma corrente gasosa contendo 98% de CO2 e 2% de CH3CH2OH a uma vazão de 180 kmol/h deve ser tratada com uma corrente de água pura a fim de remover 97% do álcool contido no gás. Sendo a relação de equilíbrio 0,57y x= . Determine:

a) ( )mínimo

LV

b) Número de etapas teóricas paraLV 50% maior que ( )

mínimo

LV . Utilize o método

gráfico.

c) A altura da coluna empacotada, sendo 2OGH ft= a altura do recheio na coluna.

yA xA 0 0

0,05 0,022 0,10 0,052 0,15 0,087 0,20 0,131 0,25 0,187 0,30 0,265 0,35 0,385