Absorção e Stripping de gases

Absorção e Stripping de gases

Absorção e Stripping de gases

Essas são duas operações de transferência de massa do tipo liquido-gás, ou seja, envolvendo a transferência de componentes gasosos entre uma fase liquida e uma fase gasosa. A absorção visa retirar um ou mais componentes de uma mistura de gases pelo contato direto do liquido, O stripping é a operação inversa e cujo objetivo é retirar os componentes mais voláteis de uma mistura liquida por meio de um gás que se faz passar pelo liquido e que com ele entra em contato direto. Estas duas operações são de emprego generalizados na indústria química do petróleo , petroquímica e alimentícia, bem como nos equipamentos de controle de poluição . Na indústria química a produção dos ácidos clorídrico, nítrico e sulfídrico envolve absorção de gases em sua fase final e muitos outros também incluem absorções nas etapas intermediarias . A absorção é utilizada também para recuperar produtos gasosos de misturas diluídas, como é o caso da lavagem do gás de coqueria para absorver a amônia nele contida e da absorção de H2S em mono ou dietanolamina . Na indústria do petróleo a absorção de componentes mais pesados do que o metano é feita em óleos leves na produção de gás natural. O stripping é empregado durante a produção do petróleo para desaerar a agua injetada nos poços, utilizando o próprio gás natural para realizar operação. Emprega-se também para retirar hidrocarbonetos leves como propano e butano, de frações mais pesadas como gasolina, natural ou de refino. Na indústria alimentícia o stripping de óleos vegetais é feito com vapor pré-aquecido visando a desodorização do óleo. certas operações de absorção envolvem reações química entre os componentes adsorvidos e o solvente. Servem de exemplo as absorções de gases ácidos ( SO2, SO3, CO2, H2S, HCl) e cloro em soluções alcalinas ( soda caustica, barrilha ou cal ). Em muitas situações um só componente é transferido entre as fases, como na lavagem do gás de coqueria para absorver a amônia nele contida. Esse componente será denominado soluto e todos os demais serão considerados inertes durante a operações. Os dois líquidos serão representados por L e,os do gás, por G. Assim L e G serão interpretados respectivamente como o liquido isento de soluto ( solvente) e o gás isento de soluto da operação. Seus componentes não se transferem de uma fase para outra. Só o soluto é transferido do gás pra o liquido na absorção e do liquido para o gás na operação de stripping. Reside neste fato a principal diferença entre estas operações e a destilação, operação na qual todos os componentes se acham presentes nas duas fases que geralmente não se usa refervedor, nem condensador, muito embora possa haver resfriamento em alguns estágios durante a absorção. A falta de refervedor e condensador acarreta menor flexibilidade operacional relativamente á destilação.

Colunas de pratos ou bandejas para absorção e stripping

A construção destas colunas é idêntica as de destilação, só que neste caso não há alimentação ou retirada em placas intermediarias , a não ser quando o liquido é retirado para ser resfriado. O liquido é alimentado no topo e sai pela base. O gás entra pela base e circula em contra-corrente com o liquido, saindo pelo topo.

Torres de recheio para a absorção e stripping.

As torres de recheio são utilizadas com mais frequência na absorção do que na destilação, porém ainda neste caso devem ser usados absorvedores de bandejas para operação envolvendo grandes vazões de gás. Acima de 1,50m de diâmetro as de bandejas eram geralmente preferidas, muito embora torres de recheio com mais de 10m de diâmetro sejam projetadas hoje em dia. O calculo dos absorvedores e strippers de enchimento envolve a determinação da altura do enchimento e do diâmetro . Pode-se calcular o número de placas teóricas e depois multiplicar o resultado pela altura equivalente a uma placa teórica, porem isto raramente é feito devido a carência de dados experimentais para os cálculos. Lança-se mão do conceito de unidade de transferência.

Absorção multicomponente

Os métodos gráficos e analíticos apresentado para absorção de um soluto isolado de sua solução num gás solvente podem ser estendidos para operações semelhantes envolvendo a absorção simultânea dos vários componentes de uma mistura gasosa. Simples em principio,esta generalização envolve dificuldades devido as interferências dos diversos solutos sobre a solubilidade de cada um. Por isso, dados de equilíbrio para sistemas multicomponentes são muito raros ,achando-se disponíveis tão somente para soluções liquidas ideais, constituídas de compostos estruturalmente semelhantes ,e nas quais solubilidades dos diversos componentes são mutuamente independentes, dispensando assim a realização de trabalhos experimentais com o sistema considerado. Também há dificuldades relacionadas com as construções gráficas, que envolvem tentativas geralmente demoradas, o mesmo acontecendo com métodos analíticos. Operações típicas são a recuperação de gasolina natural por absorção em óleos leves não voláteis e o tratamento de gases de refinaria constituídos de metano e hidrocarbonetos alifáticos e olefinicos leves. A indústria petroquímica também é rica em exemplos envolvendo misturas multicomponentes porque, muito embora o objetivo visado em todo o processo produtivo seja projetar as condições de reação de modo a eliminar as reações secundárias, via de regra o máximo que se consegue é minimizar a formação de sub-produtos. Estes, assim como os reagentes não convertidos, devem ser separados por meio de separações multicomponentes, dentre os quais a absorção ocupa lugar de destaque. Os equipamentos utilizados são colunas, geralmente de placas, embora tenha havido recentemente um maior interesse pelas torres com recheios modernos. Até colunas de placas existentes tem sido modificadas com o fim de melhorar o seu desempenho e reduzir a perda de carga ,utilizando recheios.

Fonte:

Reynaldo Gomide – Volume IV – Operações Unitárias 1988. Cáp. III

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