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.
a) 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.)
b) Que porcentagem do hexano que entra no condensador é recuperada como líquido?

Passo 1

O enunciado descreve um balanço de massa em um condensador onde a corrente de alimentação entra com fração molar de hexano zC6=0,180 e nitrogênio zN2=0,820. Saem duas correntes de saída: uma gasosa com fração molar de hexano yC6=0,0500 e uma líquida de hexano puro, cuja vazão volumétrica é 1,50,L/min. Vamos usar balanços de massa total e de componente (hexano) para determinar a vazão molar G da corrente gasosa que sai. Para isso precisamos converter a vazão volumétrica do líquido em mol/min usando densidade e massa molar do hexano.

Passo 2

Converter a vazão volumétrica de líquido em vazão molar. Usamos densidade típica do hexano líquido rho=0,660,g/mL e massa molar MC6=86,18,g/mol.
dotnL =1,50;L/mintimes 1000;mL/Ltimes 0,660;g/mL86,18;g/mol approx 11,5;mol/min

Passo 3

Definimos:
dotnF = vazão molar total de alimentação (mol/min),
dotnL=11,5 = vazão molar de hexano líquido (mol/min),
dotnG = vazão molar total da corrente gasosa (mol/min).
Pelo balanço global:
dotnF = dotnG + dotnL
Pelo balanço de hexano:
zC6,dotnF = yC6,dotnG + dotnL

Passo 4

Substituímos dotnF=dotnG+dotnL no balanço de hexano:
0,180l(dotnG+dotnLr) =0,0500,dotnG + dotnL ;Longrightarrow; 0,180,dotnG +0,180,dotnL =0,0500,dotnG + dotnL
(0,180-0,0500),dotnG =(1-0,180),dotnL ;Longrightarrow; 0,130,dotnG =0,820times 11,5 ;Longrightarrow; dotnG =0,820times 11,50,130 approx 72,5;mol/min

Passo 5

O percentual de hexano recuperado é a razão entre a vazão molar de hexano no líquido e a vazão molar de hexano na alimentação:
dotnC6,F = zC6,dotnF =0,180l(dotnG+dotnLr) =0,180(72,5+11,5) approx 15,1;mol/min
% recuperado =dotnLdotnC6,Ftimes 100% approx11,515,1times100%approx76,1%

Resposta

A vazão da corrente gasosa que sai do condensador é aproximadamente 72,5,mol/min.
Cerca de 76,1% do hexano que entra no condensador é recuperado como líquido.

Exercícios relacionados