Um tanque aberto para a atmosfera contém Metanol líquido (MeOH, peso molecular
) no fundo do tanque. O tanque é mantido a
, o diâmetro do tanque cilíndrico é de
, a altura total do tanque é
, e o nível de líquido no fundo do tanque é mantido a
. O espaço de gás dentro do tanque está estagnado e os vapores de MeOH são imediatamente dispersos uma vez que saem do tanque. A
a pressão de vapor do MeOH é de 163 mmHg e a
a pressão de vapor é
. O tanque aberto podem emitir uma quantidade considerável de vapor de MeOH. Qual é a taxa de emissão de vapor MeOH do tanque em Kg de
dia quando o tanque está a uma temperatura de
? Se a temperatura do tanque for elevada para
, qual é a nova taxa de emissão de metanol?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um tanque aberto que contém metanol líquido (MeOH) e precisa descobrir a taxa de emissão de vapor desse metanol quando o tanque está a 30°C e depois a 40°C. Vamos usar conceitos de pressão de vapor e transferência de massa para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as dimensões do tanque. É um cilindro com diâmetro de 1,0 m e altura total de 3,0 m, mas só 0,5 m está cheio de líquido. A parte de gás tem altura de
.
Passo 3
A área da superfície líquida é importante para calcular a taxa de emissão. Como o tanque é cilíndrico, a área
da base é:
Passo 4
Vamos considerar que a emissão de vapor é proporcional à área da superfície e à pressão de vapor do metanol. A taxa de emissão
pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
-
é a pressão de vapor -
é a área da superfície -
é o peso molecular do metanol -
é a constante dos gases ( ) -
é a temperatura em Kelvin
Passo 5
Vamos converter as temperaturas para Kelvin:
E as pressões de vapor já estão dadas:
-
a 30°C: -
a 40°C:
Precisamos converter mmHg para atm:
Passo 6
O peso molecular do metanol
, que é
.
A constante dos gases
, mas precisamos converter para unidades compatíveis com nossos dados:
Passo 7
Agora, substituímos os valores na fórmula para 30°C:
Calculando:
Passo 8
Convertendo para kg/dia:
Passo 9
Fazendo o mesmo para 40°C:
Convertendo para kg/dia:
Resposta
A taxa de emissão de vapor de metanol do tanque a 30°C é aproximadamente 18.614 kg de MeOH por dia. Se a temperatura do tanque for elevada para 40°C, a nova taxa de emissão será aproximadamente 29.573 kg de MeOH por dia.