Uma corrente gasosa contém 18,0 % 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 1,50 L / min.
Qual é a vazão da corrente gasosa que sai do condensador em mols / min? (Sugestão: Calcule primeiro a vazão molar do condensado e note que as taxas nas quais o C6 H14 e o N2 entram na unidade devem ser iguais às taxas totais nas quais eles saem nas duas correntes de saída.)

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.

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:
m = rho , V = 0,659 ,gmLtimes1500,mL/min =988,5,g/min
Massa molar do C₆H₁₄: L = 988,586,18 approx 11,47 mol/min
Logo, vazão molar do líquido:

Passo 3

Montar os balanços de massa por componente:
Definimos:
  • 0,18,Ff ;=;1cdot L ;+;0,05,Fg = vazão molar de entrada (feed)
  • 0,82,Ff ;=;0,95,Fg = 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:
Ff = 0,950,82,Fg = 1,1585,Fg
Substituindo em C₆H₁₄:
0,18,(1,1585,Fg) = L + 0,05,Fg Longrightarrow 0,2085,Fg = 11,47 + 0,05,Fg
0,2085,Fg - 0,05,Fg = 11,47 Longrightarrow 0,1585,Fg = 11,47
Fg = 11,470,1585 approx 72,4 mol/min

Resposta

A vazão molar da corrente gasosa que sai do condensador é de aproximadamente 72,4 mol/min.

Exercícios relacionados