Disulfeto de carbono deve ser recuperado de um gás contendo 15,0% CS2, 17,8% O2 e 67,2% N2 (base molar). O gás é alimentado em uma torre de absorção contínua, entra em contato com benzeno líquido e este absorve CS2 mas não absorve os demais gases. O benzeno é alimentado na coluna numa razão molar de 2:1 para o gás alimentado. Uma parte do benzeno que entra como líquido evapora e sai na corrente gasosa no topo da torre. O gás que deixa a coluna contém 2% de CS2 e 2% de benzeno.
c) a fração de benzeno alimentado na coluna que é perdida no produto gasoso.
c) a fração de benzeno alimentado na coluna que é perdida no produto gasoso.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre recuperar disulfeto de carbono (CS₂) de um gás que tem 15,0% de CS₂, 17,8% de O₂ e 67,2% de N₂ (tudo em base molar). Esse gás entra numa torre de absorção onde entra em contato com benzeno líquido. O benzeno absorve o CS₂, mas não os outros gases. Além disso, a quantidade de benzeno usada é o dobro da quantidade de gás alimentado na coluna. Parte do benzeno que entra como líquido acaba evaporando e sai com os gases no topo da torre. No final, o gás que sai da coluna tem 2% de CS₂ e 2% de benzeno. A gente precisa descobrir qual a fração de benzeno que entra na coluna que é perdida no produto gasoso. Para resolver isso, vamos usar balanço de matéria e entender bem como o benzeno está se comportando nesse processo.
Passo 2
Primeiro, vamos supor que temos 100 mols de gás alimentado. Isso facilita os cálculos porque as porcentagens se tornam diretamente os números de mols. Assim:
- CS₂: 15,0 mol
- O₂: 17,8 mol
- N₂: 67,2 mol
Passo 3
Como o benzeno é alimentado numa razão molar de 2:1 para o gás, se temos 100 mols de gás, então temos 200 mols de benzeno entrando na coluna.
Passo 4
Agora, vamos fazer um balanço de matéria para o CS₂. No ingresso, temos 15,0 mols de CS₂ e no produto de gás, temos 2% de CS₂ em 100 mols de gás, ou seja, 2 mols de CS₂. Então, os mols de CS₂ absorvidos pelo benzeno são:
15,0 mol - 2,0 mol = 13,0 mol
Passo 5
Sabemos que o benzeno que absorve o CS₂ não está sendo perdido. Porém, como parte do benzeno que entra evapora e sai no gás, precisamos descobrir quanto dele está sendo perdido. Vamos fazer um balanço de matéria para o benzeno.
Passo 6
No ingresso, temos 200 mols de benzeno. No produto gasoso, temos 2% de benzeno em 100 mols de gás, ou seja, 2 mols de benzeno. Portanto, o benzeno perdido é de 2 mols.
Passo 7
Para encontrar a fração de benzeno perdida, dividimos o benzeno perdido pelo benzeno alimentado e multiplicamos por 100 para obter a porcentagem:
Fração perdida = (2 mol / 200 mol) × 100 = 1%
Resposta
A fração de benzeno alimentado na coluna que é perdida no produto gasoso é de 1%.