Uma corrente gasosa na vazão de
contendo
(molar) de
e restante de hidrocarbonetos é tratada em uma coluna absorvedora para reduzir o teor de
a 1,00% (molar). O solvente é uma solução de MEA (mono-etanol-amina) que contém 0,15 mol de
por mol de MEA. A solução rica em
não deverá conter mais do que
de
por mol de MEA. Considerando desprezível a absorção de hidrocarbonetos pela solução de MEA, calcule:
c) A vazão volumétrica nas
do gás tratado (considere comportamento ideal).
.
c) A vazão volumétrica nas
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um gás com uma certa quantidade de
que precisa ser reduzida usando uma solução de MEA. O conteúdo aqui envolve estequiometria de absorção química e cálculo de vazão volumétrica de gases em condições normais de temperatura e pressão (CNTP). Para resolver, vamos precisar entender como calcular quantidades moleculares, concentração do solvente e usar a relação dos gases ideais.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que temos no enunciado:
- Vazão do gás:
- Composição inicial:
de (molar) - Composição final desejada:
de (molar) - Solvente: MEA com
de por mol de MEA - Limite na solução rica:
de por mol de MEA
Nosso objetivo é calcular a vazão volumétrica do gás tratado nas CNTP.
Passo 3
Primeiro, vamos calcular a quantidade de
entrando e saindo do sistema.
Quantidade de
na entrada:
Quantidade de
na saída:
Passo 4
Agora, vamos determinar a quantidade de
que foi absorvida pela solução de MEA:
Passo 5
Sabemos que cada mol de MEA pode absorver
de
. Então, a quantidade de MEA necessária:
Passo 6
Também temos o limite de
de
por mol de MEA na solução rica. Então, a quantidade de
na solução rica:
Passo 7
Agora, vamos calcular a vazão do gás tratado. Sabemos que a quantidade de
no gás tratado é
. A vazão total do gás tratado será a soma da quantidade dos hidrocarbonetos (não absorvidos) com o
residual.
Quantidade de hidrocarbonetos:
Quantidade total no gás tratado:
Passo 8
Para encontrar a vazão volumétrica nas CNTP, usamos a equação dos gases ideais:
Nas CNTP,
e
. Dado que
para 1 kmol de gás nas CNTP, a vazão volumétrica é:
Resposta
A vazão volumétrica do gás tratado nas CNTP é aproximadamente
.