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.
b) O teor molar de propano na mistura gasosa efluente da coluna. R: 1,1%.
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:
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:
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:
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 %:
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 %.
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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
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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.
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