Exercícios Resolvidos de Caso Colunas com soluções diluídas

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Enunciado

É necessário remover H 2 S e C O 2 na corrente gasosa de vazão molar 1000   k m o l / h de H 2 O   a 0 ° C e 15,5   a t m . O líquido de entrada contém 2,4 × 10 - 5 fração molar de H 2 S e 3,8 × 10 - 5 fração molar de C O 2 . Deseja-se 99 % de recuperação de H 2 S na fase gasosa de saída. O gás é N 2 puro a 0 ° C e 15,5   a t m . O fluxo de N 2 é 3,44   k m o l / h . Uma coluna de pratos será usada para o esgotamento. Assume-se que o fluxo de H 2 O e N 2 sejam constantes.

Determine a composição de H 2 S no produto líquido e gasoso.

Passo 1

Fala aíii, tudo bem? Antes de tudo vamos passar um raio X nesse enunciado. Vamos considera o índice “1” vai ser referente ao H 2 S e o índice “2” referente ao C O 2 . Com isso temos,

x o 1 = 2,4 × 10 - 5

x o 2 = 3,8 × 10 - 5

Lembrando que precisamos recuperar 99 % de H 2 S na fase gasosa de saída. Além disso, temos:

V = 3,44   k m o l / h   ( N 2 )

L = 1000   k m o l / h   ( H 2 O )

E com essas informações vamos encontrar a composição de H 2 S no produto líquido e gasoso.

Passo 2

Antes de tudo vamos calcular a vazão molar de H 2 S na corrente de entrada. Começando pela fase líquida,

m 1 ˙ = L * x o 1

Substituindo os valores,

m 1 ˙ = 1000   k m o l / h   * 2,4 × 10 - 5

m 1 ˙ = 0,024 k m o l / h   ( H 2 S )

Passo 3

Calculando agora a vazão molar na fase gasosa, lembrando que queríamos recuperar 99 % de H 2 S .

m 1 ˙ ( r e c u p e r a d o ) = 0,99 * m 1 ˙

m 1 ˙ ( r e c u p e r a d o ) = 0,99 * 0,024 k m o l / h

m 1 ˙ r e c u p e r a d o = 0,02376   k m o l / h   ( H 2 S )

E o que não foi recuperado vai para fase líquida,

m 1 ˙ ( p e r d i d o ) = 0 , 01 * 0,024 k m o l / h

m 1 ˙ p e r d i d o = 2,4 × 10 - 4 k m o l / h   ( H 2 S )

Passo 4

Já com a vazão do H 2 S recuperado e perdido em mãos podemos, finalmente, calcular a composição de H 2 S no produto líquido e gasoso.

No produto líquido temos,

x N 1 = m 1 ˙ p e r d i d o L

Substituindo os valores,

x N 1 = 2,4 × 10 - 4 k m o l / h   1000   k m o l / h

x N 1 = 2,4 × 10 - 7  

Passo 5

Por fim, para o produto gasoso temos,

y 1 1 = m 1 ˙ r e c u p e r a d o V

Substituindo os valores,

y 1 1 = 0,02376   k m o l / h   3,44   k m o l / h   ( N 2 )

y 1 1 = 6,906 × 10 - 3  

Resposta

x N 1 = 2,4 × 10 - 7  

y 1 1 = 6,906 × 10 - 3