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.
Quais são as taxas de fluxo de massa da corrente de gás na entrada e na saída em g / min ?

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que o exercício pede e ver o que precisamos.
– Enunciado: um gás entra num absorvedor a 1 mol/min, 20 mol% de CO₂ e 80 mol% de ar. Na saída, 98% do CO₂ foi retirado pela amina e o resto segue no gás junto com o N₂ e O₂ do ar. A massa molar de CO₂, N₂ e O₂ vale 46, 28 e 32 g/mol.
– Matéria envolvida: balanço de massa e conversão de vazão molar para vazão mássica.
– Vamos precisar:
  1. Calcular as vazões molares de cada componente na entrada.
  2. Converter essas vazões molar em vazão mássica usando $ \dot m = \dot n \cdot M $.
  3. Ver o que sobra na saída (98% de remoção de CO₂ e inertes sem mudança de n).
  4. Converter a saída pra massa também.

Passo 2

Calcular as vazões molares na entrada:
– CO₂:
dot nrm CO2,in = 1,0;mol/mintimes 0,20 = 0,20;mol/min
– Ar total:
dot nrm ar,in = 1,0;mol/mintimes 0,80 = 0,80;mol/min
Agora, como “ar” é mistura de N₂ e O₂ (aprox. 79% N₂ e 21% O₂ em mol):
– N₂: dot nrm N2,in = 0,80times 0,79 = 0,632;mol/min
– O₂: dot nrm O2,in = 0,80times 0,21 = 0,168;mol/min

Passo 3

Converter para vazão mássica na entrada usando $ \dot m_i = \dot n_i\cdot M_i $:
– CO₂:
dot mi = dot nicdot Mi
– N₂:
dot mrm CO2,in = 0,20;mol/mintimes 46;g/mol = 9,2;g/min
– O₂:
dot mrm N2,in = 0,632;mol/mintimes 28;g/mol = 17,7;g/min
Somando tudo:
dot mrm O2,in = 0,168;mol/mintimes 32;g/mol = 5,38;g/miná

Passo 4

Na saída: 98% do CO₂ foi absorvido, só sobra 2% do que entrou.
dot nrm CO2,out = 0,20;mol/mintimes (1 - 0,98) = 0,004;mol/min
Os inertes (N₂ e O₂) não mudam de vazão molar:
dot nrm N2,out = 0,632;mol/min
dot nrm O2,out = 0,168;mol/min

Passo 5

Converter para vazão mássica na saída:
– CO₂:
dot mrm CO2,out = 0,004;mol/mintimes 46;g/mol = 0,184;g/min
– N₂:
dot mrm N2,out = 0,632;mol/mintimes 28;g/mol = 17,7;g/min
– O₂:
dot mrm O2,out = 0,168;mol/mintimes 32;g/mol = 5,38;g/min
Somando:
dot mrm gás,out = 0,184 + 17,7 + 5,38 = 23,26;g/miná

Resposta

– Vazão mássica na entrada do absorvedor: 32,28 g/min
– Vazão mássica na saída do absorvedor: 23,26 g/min

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