(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:
c) A vazão volumétrica nas
do gás tratado (considere comportamento ideal).
.
c) A vazão volumétrica nas
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma corrente gasosa com uma vazão de
que contém
de
em base molar. Essa corrente é tratada em uma coluna absorvedora para reduzir o teor de
para
molar. O solvente utilizado é uma solução de MEA que captura
. Precisamos calcular a vazão volumétrica do gás tratado nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), considerando comportamento ideal dos gases. Para resolver isso, vamos precisar aplicar a Lei dos Gases Ideais e entender como a absorção de
afeta a composição da corrente gasosa.
Passo 2
Primeiro, vamos determinar a quantidade de
na corrente gasosa inicial. Sabemos que a vazão total é de
e que
dessa vazão é
.
Passo 3
Após o tratamento, o teor de
no gás tratado é de
molar. Vamos chamar a vazão do gás tratado de
. A quantidade de
no gás tratado será:
Passo 4
A quantidade de
absorvida pela coluna é a diferença entre a
inicial e a
tratada:
Passo 5
Sabemos que a solução de MEA absorve
na proporção de
de
por mol de MEA. A solução rica não pode conter mais que
de
por mol de MEA. Vamos chamar a quantidade de MEA utilizada de
.
Isso implica que:
Portanto, a condição está satisfeita e podemos usar a relação:
Passo 6
Igualando as equações de
absorvida:
Como não temos informações adicionais sobre
, vamos focar em determinar
diretamente.
Passo 7
Considerando que a vazão total de gás após tratamento será praticamente a mesma, já que a absorção de
é pequena comparada ao total de hidrocarbonetos. Portanto, podemos aproximar que:
No entanto, para precisão, vamos rearranjar a equação:
Sem a necessidade de calcular
, podemos considerar que a quantidade de
absorvida é pequena, e assim:
Mas isso não faz sentido, pois excede a vazão inicial. Portanto, devemos rever nossos passos.
Passo 8
Vamos reconsiderar. A
absorvida é
. A quantidade de
no gás tratado é
. O restante foi absorvido. A vazão de gás tratado é quase igual à vazão inicial, portanto:
Como a absorção é pequena, podemos aproximar que
.
Passo 9
Agora, vamos calcular a vazão volumétrica nas CNTP usando a Lei dos Gases Ideais:
Nas CNTP,
e
. Dado que
já está fornecido, podemos usar a relação direta:
Resposta
A vazão volumétrica do gás tratado nas CNTP é de
.