Uma corrente de gás que entra em um absorvedor é composta por 20 mol % de CO2 e 80 mol % de ar. A taxa de fluxo molar é de 1 mol / min na pressão de 1 bar e na temperatura de 360 K . Quando a corrente de gás sai do absorvedor, 98 % do CO2 de entrada foi absorvido em uma corrente líquida de amina em fluxo.
Considere os gases presentes na corrente de gás como gases ideais e que a massa do CO2, N2 e O2 como 46,28 e 32 , respectivamente.
Qual é a taxa de fluxo volumétrico na saída de gás do absorvedor se a corrente estiver a 320 K e 1 bar?

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que o enunciado tá pedindo. Temos uma corrente de gás que entra num absorvedor com 20 mol % de CO₂ e 80 mol % de ar, à vazão de 1 mol/min, P=1 bar e T=360 K. Na saída, 98 % do CO₂ foi removido e o gás sai a 320 K e 1 bar. A matéria envolvida é balanço de matéria (conta de quantos mols saem) e a equação dos gases ideais. Pra resolver a gente vai precisar:
  1. Fazer o balanço de quantos mols de CO₂ e de ar sobram no gás de saída;
  2. Usar a equação dos gases ideais pra achar o volume por minuto.

Passo 2

Primeiro, quantos mols sobram na corrente de saída?
  • Entram 1 mol/min total: 0,2 mol/min de CO₂ e 0,8 mol/min de ar.
  • Saem 98 % do CO₂ pra absorção, então sobra só 2 % do CO₂ que era 0,2 mol/min:
dot nrm CO2,;out = 0,02 times 0,2 = 0,004;mol/min
  • O ar não é absorvido, então continua 0,8 mol/min.
    Logo o total de mols saindo é
dot nrm out = 0,004 + 0,8 = 0,804;mol/min

Passo 3

Agora aplica a equação dos gases ideais para achar a vazão volumétrica de saída:
Vrm out = dot nrm out;R,Trm outP,
onde R = 0,08314 L·bar/(mol·K), Vrm out = 0,804 times 0,08314 times 3201 approx 21,4;L/min K e bar. Substituindo:

Resposta

A vazão volumétrica de gás na saída é de aproximadamente 21,4 L/min.

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