Uma mistura gasosa propano-ar contendo (em volume) de propano e vazão mássica total de s é carga de uma coluna de absorção onde entra em contato com um óleo de absorção isento de propano e massa molar de . Deseja-se que o óleo de absorção remova do propano presente na mistura gasosa. Se a fração em quantidade de matéria de propano no óleo efluente da coluna é de , calcule:
b) O teor molar de propano na mistura gasosa efluente da coluna. R: 1,1%.
Para gases ideais, pode-se demonstrar que volumétricos correspondem a molares.

Passo 1

Vamos resumir o que a questão está nos pedindo. Temos uma mistura gasosa de propano e ar com 10,0 % de propano em volume e uma vazão mássica total de 122,0 kg/s. Essa mistura entra em uma coluna de absorção onde entra em contato com um óleo de absorção que não contém propano inicialmente. Queremos que o óleo de absorção remova 90,0 % do propano presente na mistura gasosa. Sabemos também que a fração molar de propano no óleo efluente da coluna é de 40,0 %. Nosso objetivo é calcular o teor molar de propano na mistura gasosa efluente da coluna. Para resolver isso, vamos precisar aplicar conceitos de balanço de massa e utilizar relações entre frações molares e percentuais em volume.

Passo 2

Primeiro, vamos entender que, para gases ideais, a porcentagem volumétrica corresponde à porcentagem molar. Portanto, os 10,0 % de propano em volume na mistura gasosa inicial também correspondem a 10,0 % em quantidade de matéria.

Passo 3

Vamos calcular a vazão molar da mistura gasosa inicial. Para isso, precisamos conhecer a massa molar do propano e do ar. Sabemos que:
  • Massa molar do propano (C₃H₈): aproximadamente 44,10 kg/kmol
  • Massa molar do ar: aproximadamente 28,97 kg/kmol
Vamos calcular a massa de propano e de ar na mistura gasosa inicial:

Passo 4

Agora, vamos converter essas massas em mols:
A vazão molar total da mistura gasosa inicial é:
ã

Passo 5

Vamos aplicar o balanço de massa para o propano. Queremos remover 90,0 % do propano da mistura gasosa. Portanto, a quantidade de propano removida é:
Assim, a vazão molar de propano na mistura gasosa efluente será:
ãí

Passo 6

Agora, vamos calcular a nova vazão molar total da mistura gasosa efluente. A quantidade de ar não é afetada pelo processo de absorção, portanto:
ãí
ãí

Passo 7

Finalmente, para encontrar o teor molar de propano na mistura gasosa efluente, dividimos a vazão molar de propano pela vazão molar total e multiplicamos por 100 %:
í
No entanto, arredondando de acordo com os dados fornecidos na questão, obtemos aproximadamente 1,1 %.

Resposta

O teor molar de propano na mistura gasosa efluente da coluna é de 1,1 %.

Exercícios relacionados

A partir da equação de Fick para a difusão de A através da mistura de A e B, prove:
A alimentação de uma coluna de destilação, com vazão de , consiste em uma mistura de hidrocarbonetos, cuja composição percentual molar é: de propano, de i-butano, de i-pentano e de n-pentano. A corrente de topo contém todo o propano e do i-pentano da
alimentação. Nesta mesma corrente, a fração molar de i-butano é 0,378. A corrente de fundo contém todo o n-pentano da alimentação. Determine as vazões mássicas das correntes de topo e de fundo. R: e , respectivamente.
A partir da equação de Fick para a difusão de A através da mistura de A e B, prove:
Á gua, a , escoa por uma tubulação de 2 cm de diâmetro. Determine a máxima velocidade do fluido admissível para que o fluxo laminar permaneça. Dados: viscosidade