(Nilo, p. 184, q. 14) 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%.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado fala sobre uma mistura gasosa de propano e ar entrando numa coluna de absorção. A gente precisa calcular a fração molar de propano na mistura gasosa que sai da coluna. Para isso, vamos usar conceitos de balanço de massa e absorção de componentes em sistemas gasosos. Vamos precisar dos dados de fluxo mássico, porcentagem de propano na mistura, eficiência de absorção e a fração molar de propano no óleo que sai da coluna.
Passo 2
Primeiro, vamos entender os dados que temos:
Fluidez mássica total da mistura gasosa (): 122,0 kg/s
Percentual em volume de propano na mistura gasosa de entrada (): 10,0%
Eficiência de absorção (): 90,0%
Fração molar de propano no óleo efluente (): 40,0%
Massa molar do óleo (): 250 kg/kmol
Vamos precisar converter as porcentagens em frações e usar o balanço de massa para encontrar a fração molar de propano na mistura gasosa que sai da coluna.
Passo 3
Vamos calcular o fluxo mássico de propano na mistura gasosa de entrada:
Passo 4
A eficiência de absorção nos diz quanto do propano foi removido da mistura gasosa:
Passo 5
Agora, vamos calcular o fluxo mássico de propano na mistura gasosa que sai da coluna:
Passo 6
Para encontrar a fração molar de propano na mistura gasosa de saída (), precisamos converter o fluxo mássico de propano para moles e comparar com o total de moles na mistura.
Primeiro, calculamos as moles de propano na saída:
Assumindo que a massa molar do propano () é aproximadamente 44,1 kg/kmol:
Passo 7
Agora, precisamos determinar as moles totais na mistura gasosa de saída. Sabemos que a mistura de entrada tinha 10,0% de propano em volume, que é equivalente à fração molar. Então, inicialmente:
E após a absorção, a fração molar de propano na saída será menor. Sabemos que:
Entretanto, para simplificação, vamos usar a relação direta dos fluxos mássicos para encontrar a fração molar na saída.
Passo 8
A fração molar de propano na saída () é dada por:
Considerando que apenas o propano foi removido, as moles totais na saída serão:
Assumindo uma massa molar média da mistura gasosa, simplificamos para encontrar a fração molar final aproximada.
Resposta
A fração molar de propano na mistura gasosa efluente da coluna é aproximadamente 1,1%.