Uma corrente gasosa contém
molar de hexano, e o restante é nitrogênio. A corrente flui para um condensador, onde a temperatura é reduzida e parte do hexano condensa. A fração molar de hexano na corrente gasosa que deixa o condensador é 0,0500 . O hexano líquido condensado é recuperado com uma taxa de
.
Qual é a vazão da corrente gasosa que sai do condensador em
? (Sugestão: Calcule primeiro a vazão molar do condensado e note que as taxas nas quais o
o
entram na unidade devem ser iguais às taxas totais nas quais eles saem nas duas correntes de saída.)
Qual é a vazão da corrente gasosa que sai do condensador em
Passo 1
Beleza, vamos lá: o enunciado diz que entra uma corrente gasosa com 18,0 % molar de hexano (C₆H₁₄) e o resto é N₂. Ela passa num condensador, parte do hexano vira líquido e sai a 1,50 L/min, e o gás que sai tem só 0,0500 de fração molar de hexano. A pergunta é: qual a vazão molar (mol/min) do gás que sai?
Conteúdo principal: balanço de massa por componente (hexano e nitrogênio).
O que vamos precisar: densidade do hexano líquido (aprox. 0,659 g/mL), massa molar do hexano (86,18 g/mol) e montar os balanços.
Conteúdo principal: balanço de massa por componente (hexano e nitrogênio).
O que vamos precisar: densidade do hexano líquido (aprox. 0,659 g/mL), massa molar do hexano (86,18 g/mol) e montar os balanços.
Passo 2
Calcular a vazão molar do hexano condensado (fluxo líquido):
Volume líquido = 1,50 L/min = 1500 mL/min
Densidade do hexano = 0,659 g/mL
massa do líquido por minuto:
Volume líquido = 1,50 L/min = 1500 mL/min
Densidade do hexano = 0,659 g/mL
massa do líquido por minuto:
Massa molar do C₆H₁₄:
Logo, vazão molar do líquido:
Logo, vazão molar do líquido:
Passo 3
Montar os balanços de massa por componente:
Definimos:
Definimos:
-
= vazão molar de entrada (feed) -
= vazão molar de saída de gás -
= vazão molar de líquido (já achamos 11,47 mol/min)
Frações molares:
- Na alimentação:
, - No gás que sai:
, - No líquido condensado: todo é hexano, logo
, .
Balanço de hexano (C₆H₁₄):
Balanço de nitrogênio (N₂):
Passo 4
Resolver as equações:
Da eq. de N₂:
Da eq. de N₂:
Substituindo em C₆H₁₄:
Resposta
A vazão molar da corrente gasosa que sai do condensador é de aproximadamente 72,4 mol/min.