Lista de exercícios - Sala de aula II - Operações unitárias - tópicos gerais - Gabarito

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FACULDADE UNINASSAU 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA 
DISCIPLINA OPERAÇÕES UNITÁRIAS – TÓPICOS GERAIS 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS DE SALA DE AULA II - GABARITO 
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1. Razões econômicas e ambientais indicam a necessidade de recuperar uma corrente de gás contendo 
30% de amônia e 70% de ar, em volume. Para tal, um engenheiro químico pretende utilizar uma torre de 
absorção que opera em contracorrente com água limpa, a uma pressão de 1 bar. Considerando os dados 
da figura abaixo, calcule o número mínimo de moles de água necessário, para cada 100 moles de gás de 
entrada, para recuperar 99% da amônia. 
 
 
Solução 
Representação esquemática do problema 
 
1. Dados 
100 ; 0,2(1)f fV mols y = = 
 
2. Quantidade de NH3 na entrada 
0,3. 0,3.100 30 (2)fV mols mols = = 
 
3. Quantidade de NH3 na saída para corrente liquida 
3, 0,99.30 29,7 (3)recuperadoNH mols mols = = 
 
4. Estimativa de xf para presença de amônia – Utilizando o gráfico 
( 0,2) 0,07(4)f fx y = = 
 
5. Saída de líquido da torre 
29,7
. 29,7 424,29 (5)
0,07
f f f
mols
L x mols L mols =  = = 
 
6. Quantidade de LT 
3,recuperado 424,29 29,7 394,59 (6)T fL L NH mols = − = − = 
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2. Uma coluna de absorção foi dimensionada para absorver 90% de um a substância de massa molar igual 
a 50kg/kmol, presente em uma corrente de ar, usando água pura como solvente. O teor dessa substância 
no ar é de 40% em base molar e, na solução aquosa formada, é de 25% em massa. Considerando-se que 
sejam desprezíveis a solubilidade do ar na água e a evaporação da água, a razão molar entre a água usada 
como solvente e a corrente de ar a ser tratada é? 
Solução 
Representação esquemática do problema 
 
1. Dados 
100 (1) Base de cálculoTV kmol = − 
 
2. Quantidade de substância (A) no ar 
50
. . 0,4.100 . 2.000 (2)A A T A
kg
m x V M kmol kg
kmol
 = = = 
. 0,4.100 40 (3)A A Tn x V kmol kmol = = = 
 
3. Quantidade de substância (A) absorvida 
50
0,9.100 .0,4. 1.800kg(4)T
kg
m kmol
kmol
 = = 
 
4. Cálculo de Lf 
Sabe-se que: 
,
1.800kg
. 1.800kg 7.200 (5)
0,25
f f formada fL x L kg =  = = 
 
5. Cálculo de LT 
7.200 1800 5.400 (6)T f TL L m kg = − = − = 
2
2
, 1
5.400
300kmol(7)
18 .
T
H O f molar
H O
L kg
m L
Mm kg kmol−
 = = = = 
 
6. Razão entre Lf e VT 
300
3(8)
100
f
T
L kmol
V kmol
 = = 
 
 
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3. 100 mol/h de uma mistura amônia-ar, considerada ideal, contendo 15% em volume de amônia, entram 
em uma coluna de absorção em contracorrente para serem tratados com água de modo a recuperar 95% 
da amônia. A relação solvente líquido/solvente gasoso é 2. A razão molar de amônia no produto líquido 
e a vazão do solvente, em mol/h, são, respectivamente? 
Solução 
Representação esquemática do problema 
 
1. Dados 
2(1)
f
T
L
V
 
 = 
 
 
 
2. Cálculo de VT 
1 12. .(1 0,15) 2.100mol.h .0,85 170mol.h (2)T fV V
− − = − = = 
 
3. Cálculo da quantidade de NH3 recuperado 
1 1
3, 0,95.0,15.100 .h 14,25mol.h (3)recuperadoNH mol
− − = = 
 
4. Cálculo da vazão molar de NH3 produzido no líquido 
1
3,
1
3,
1
(170 14,25) 184,25mol.h (4)
14,25mol.h
0,077(5)
184,25mol.h
f T recuperado
recuperado
f
f
L L NH
NH
x
L
−
−
−
 = + = + =
 = = =