10 07 20text

Page 1

Impianti Chimici Tema A 10 Luglio 2020 1. Assorbimento di SO2 in una colonna a riempimento Una miscela di aria e diossido di zolfo (SO2 – PM = 64 g/mol) viene processata in una colonna con corpi di riempimento al fine di ridurre il contenuto di SO 2. (P = 1 atm. T = 20 °C). L’acqua (PM = 18 g/mol) utilizzata per il lavaggio entra, priva di SO 2, con una portata di 550 kg/h. In uscita è fissata una specifica di 0.4 g SO2/100 g H2O, mentre la pressione parziale dell’SO2 nel gas in uscita è 2 1 torr. In ter mini molari, l’acqua in ingresso è 2 3 volte l’aria ( “solute-free”) sottoposta a trattamento. Noti i dati di equilibrio forniti in Tabella 1: • Si valuti se il sistema possa essere considerato ideale. • Si calcoli la percentuale di SO 2 presente nei gas in ingresso che viene effettivamente assorbita in colonna. • Nel punto della colonna in cui la concentrazione di bulk di SO2 è pari a 0.0015 mol/mol H2O, si calcoli la concentrazione di SO 2 all’interfaccia gas -liquido (lato liquido). Allo scopo, si sa che i coefficienti liminari di scambio lato liquido e gas sono sostanzialmente costanti lungo la colonna, e pari a 𝑘𝐿 = 0.4 𝑚/ℎ e 𝑘𝑃 = 0.811 𝑚𝑜𝑙 ℎ∗𝑚2∗𝑎𝑡𝑚. La densità della soluzione può essere assunta pari a quella dell’acqua (1 𝑔/𝑐𝑚3). Suggerimento: i coefficienti liminari 𝑘𝐿 e 𝑘𝑃 sono riferiti rispettivamente alle concentrazioni liquide e pressioni parziali in fase gas, tale per cui all’equilibrio: 𝑘𝐿(𝐶𝑖 − 𝐶𝑏) = 𝑘𝑃(𝑃𝑏 − 𝑃𝑖) con i e b riferiti rispettivamente alle condizioni di interfaccia e di bulk. g SO2/100 g H2O PSO2 in aria [torr] 0.02 0.5 0.05 1.2 0.10 3.2 0.15 5.8 0.20 8.5 0.30 14.1 0.50 26.0 0.70 39.0 1.00 59.0 Tabella 1. Solubilità di SO2 in H2O a 20°C.