Uma torre de absorção recupera
da acetona presente numa corrente de ar empregando água como liquido absorvente. O ar de entrada contém
em mol de acetona. A água alimentada à torre contém
em mol de acetona e o processo, realizado isotermicamente, libera um produto contendo
em mol de acetona. Qual o valor da porcentagem em mol de acetona na corrente de saida do ar? Qual a quantidade de água empregada no processo por mol/h de ar?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! Aqui, estamos lidando com processos de absorção química, que envolvem a transferência de um componente (no caso, a acetona) de uma fase gasosa (ar) para uma fase líquida (água). Precisamos calcular a porcentagem de acetona na saída do ar e a quantidade de água usada por mol de ar. Para isso, vamos usar balanços de massa e entender como a absorção está funcionando nesse sistema.
Passo 2
Primeiro, vamos compreender o que significa recuperar 95% da acetona presente no ar. Isso quer dizer que, de cada 100 mols de acetona que entram na torre, 95 mols são absorvidos pela água, e apenas 5 mols permanecem no ar de saída.
Mas, antes de mais nada, precisamos estabelecer quais são as porcentagens em mol de acetona nas diferentes correntes:
- Ar de entrada: 14% de acetona
- Produto liberado (saída do produto): 5% de acetona
Passo 3
Agora, vamos calcular a porcentagem de acetona na corrente de saída do ar. Sabemos que 95% da acetona é removida do ar, restando 5% no produto. Portanto, a porcentagem de acetona na saída do ar será exatamente esse 5%, já que foi a quantidade que não foi absorvida.
Passo 4
Segundo, precisamos calcular a quantidade de água empregada por mol de ar. Para isso, vamos fazer um balanço de matéria para a acetona. Vamos considerar 100 mols de ar entrando na torre para facilitar os cálculos.
- Concentração de acetona no ar de entrada: 14 mol%
- Quantidade de acetona no ar de entrada:
Como 95% dessa acetona é absorvida:
Então, a quantidade de acetona absorvida pela água é 13,3 mol.
Passo 5
Sabemos que a água alimentada contém 0,02% em mol de acetona. Vamos chamar a quantidade de água necessária de
mol. A quantidade de acetona na água de entrada é:
Após a absorção, a água libera 5% de acetona no produto. A quantidade de acetona na água após absorção é a soma da água de entrada e da acetona absorvida:
Passo 6
Vamos resolver a equação para encontrar
:
Resposta
A porcentagem em mol de acetona na corrente de saída do ar é 5%. A quantidade de água empregada no processo é aproximadamente 267 mol de água por mol de ar.