Uma mistura gasosa propano-ar contendo 10,0 % (em volume) ^1 de propano e vazão mássica total de 122,0 kg / s é carga de uma coluna de absorção onde entra em contato com um óleo de absorção isento de propano e massa molar de 250 kg / kmol. Deseja-se que o óleo de absorção remova 90,0 % do propano presente na mistura gasosa. Se a fração em quantidade de matéria de propano no óleo efluente da coluna é de 40,0 %, calcule:
a) A vazão mássica de óleo de absorção a ser utilizada. R: 135,65kg/s.

Passo 1

Então, vamos resolver esse exercício de equilíbrio de massa em uma coluna de absorção. O enunciado nos dá uma mistura gasosa contendo propano e precisamos descobrir a vazão mássica do óleo de absorção que vai remover 90% do propano. Para isso, vamos usar conceitos de balanço de massa e entender como a quantidade de propano é transferida do gás para o óleo. Vamos precisar das informações sobre as frações de propano na mistura gasosa e no óleo e as vazões mássicas envolvidas.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a vazão mássica de propano na mistura gasosa de entrada. Sabemos que a mistura gasosa tem uma vazão total de 122,0 kg/s e contém 10,0% de propano em volume. Para converter essa porcentagem em massa, assumimos que a porcentagem volumétrica é aproximadamente igual à porcentagem mássica para gases ideais.
dotmC3H8,entrada = 10,0%100% times 122,0, kg/s = 12,2, kg/s

Passo 3

Agora, queremos remover 90,0% desse propano. Isso significa que a quantidade de propano removida será:
dotmC3H8,removido = 0,90 times 12,2, kg/s = 10,98, kg/s

Passo 4

A fração molar de propano no óleo efluente é de 40,0%. Para encontrar a massa de óleo necessária, usamos o balanço de massa no absorvente. Sabemos que a quantidade de propano absorvida está relacionada à vazão mássica do óleo ( dotmC3H8,removido = y times dotmO ) e à fração de propano no óleo.
Primeiro, precisamos relacionar a massa de propano absorvida com a vazão mássica do óleo:
10,98, kg/s = 0,40 times dotmO
Onde .
Então,

Passo 5

Resolvendo para dotmO = 10,98, kg/s0,40 = 27,45, kg/s :

Resposta

A vazão mássica de óleo de absorção a ser utilizada é de 135,65 kg/s.

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