(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
.
Exercícios relacionados
(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:
b) A vazão mássica da solução de MEA que alimenta a coluna. R: 1309,66kg/h.
b) A vazão mássica da solução de MEA que alimenta a coluna. R: 1309,66kg/h.
(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 .
b) A composição mássica do resíduo da segunda coluna. R: 4,55% de B, 92,05% de T e 3,4% de X .
(Nilo, p. 187, q. 27)
de uma solução aquosa de
a
(base mássica) é resfriada lentamente até
. Durante o resfriamento,
da água é evaporada. O carbonato se precipita da solução na forma de cristais de
. Se a solubilidade do
a
é
de água, calcule a vazão mássica produzida de cristais de
. R:
.
(Felder, p. 171, q. 40) Uma mistura líquida contendo
molar de benzeno (B),
de tolueno (T) e o resto de xileno
) alimenta uma coluna de destilação. O produto de fundo contém
molar de X e nenhum B, e
do X na alimentação são recuperados nesta corrente. O produto de topo alimenta uma segunda coluna. O produto de topo da segunda coluna contém
do B contido na alimentação desta coluna. A composição desta corrente é
molar de B e o resto de T.
b) Calcule (i) a percentagem do benzeno na alimentação do processo (quer dizer, a alimentação da primeira coluna) que sai no produto de topo da segunda coluna e (ii) a percentagem do tolueno na alimentação do processo que sai no produto de fundo da segunda coluna. R: (i) = e (ii)
.
b) Calcule (i) a percentagem do benzeno na alimentação do processo (quer dizer, a alimentação da primeira coluna) que sai no produto de topo da segunda coluna e (ii) a percentagem do tolueno na alimentação do processo que sai no produto de fundo da segunda coluna. R: (i) =