2 - (5 pontos) Um óleo é usado para absorver o benzeno (B) do gás do forno de coque.
O óleo contendo benzeno deve passar por uma coluna de absorção de placa perfurada a 1 atm , para recuperar o bezeno através de um fluxo de vapor. O equilíbrio na temperatura de operação é aproximado pela lei de Henry. Sabe-se que quando a fase oleosa contém 10 % mol de B, a sua pressão parcial é de 5,07 kPa. Assume que o óleo como não-volátil e entra contendo 8 % mol de B , dos quais 75 % devem ser recuperados. O fluxo de vapor sai com 3 % mol de B.
c) Determine LS / VS (slope) da linha de operação?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre como absorver benzeno usando óleo em uma coluna de absorção. A gente vai usar a Lei de Henry, que relaciona a pressão parcial de um gás com sua concentração na fase líquida. Precisamos calcular a razão entre os fluxos de óleo (L_S) e vapor (V_S), ou seja, $ L_S / V_S $.

Passo 2

Primeiro, vamos encontrar a constante de Henry ($ k_H $). A Lei de Henry é dada por:
kH
Onde:
  • $ P $ é a pressão parcial do benzeno.
  • $ C $ é a concentração molar do benzeno na fase líquida.
Da informação, quando a fase oleosa tem 10% mol de B, $ P = 5,07 , kPa $. Então:
P = kH cdot C

Passo 3

Agora, vamos fazer o balanço de matéria para o benzeno. Sabemos que:
  • O óleo entra com 8% mol de B.
  • Queremos recuperar 75% desse benzeno.
  • O vapor sai com 3% mol de B.
Vamos considerar uma base de 1 mol de óleo entrando. Assim, temos:
  • Moles de B entrando: $ 0,08 , mol $
  • Moles de B recuperados: $ 0,75 \times 0,08 = 0,06 , mol $
  • Moles de B no vapor: $ 0,03 \times V_S $
Como todo o benzeno recuperado vai para o vapor:
0,08 , mol

Passo 4

Agora, vamos relacionar os fluxos de óleo e vapor. Sabemos que $ L_S / V_S $ é a razão que queremos encontrar. Já temos $ V_S = 2 , mol $ e $ L_S = 1 , mol $ (já que consideramos 1 mol de óleo entrando).
Então:
LS / VS

Resposta

A razão $ L_S / V_S $ é igual a 0,5.

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