(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 ( ó): 40,0%
  • Massa molar do óleo ( ó): 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%.

Exercícios relacionados

(Nilo, p. 185, q. 19) Uma mistura gasosa contendo (molar) de amônia no ar é carga de uma torre absorvedora que usa água pura como líquido solvente. A água deverá absorver da amônia presente na mistura gasosa. A solução amoniacal efluente da torre contém 28,0kg de por 100 kg de . Se a vazão molar do gás efluente da torre é de , calcule a vazão molar da carga da torre e a vazão mássica de solvente. R: e , respectivamente.
(Nilo, p. 185, q. 21) Uma corrente gasosa na vazão de contendo (molar) de e restante de hidrocarbonetos é tratada em uma coluna absorvedora para reduzir o teor de a 1,00% (molar). O solvente é uma solução de MEA (mono-etanol-amina) que contém 0,15 mol de por mol de MEA. A solução rica em não deverá conter mais do que de por mol de MEA. Considerando desprezível a absorção de hidrocarbonetos pela solução de MEA, calcule:
a) A % de absorção de na coluna absorvedora. R: .
(Nilo, p. 183, q. 13) Uma mistura líquida contendo, em massa, de benzeno (B), de tolueno (T) e 45,0% de o-xileno (X) é carga de uma unidade de destilação com duas colunas em série. Na primeira coluna, a composição mássica do resíduo deverá ser: e X e a recuperação de o-xileno será de . O destilado desta coluna é carga de uma segunda coluna de destilação, cujo destilado contém (em base mássica) de B e 1,0% de T. Deseja-se recuperar, no destilado desta segunda coluna, do benzeno presente na carga desta coluna. Se a carga da unidade de destilação é , calcule:
b) A composição mássica do resíduo da segunda coluna. R: 4,55% de B, 92,05% de T e 3,4% de X .