Um dos efluentes do processo de hidrotratamento de gás combustível é água contendo 3%\pu{3}\% de HX2S\ce{H2S} e 1%\pu{1}\% NHX3\ce{NH3} em base molar, denominada água ácida. Para possibilitar a remoção de HX2S\ce{H2S} e NHX3\ce{NH3}, duas colunas de destilação são empregadas.

São recuperados no topo da primeira coluna 95%\pu{95}\% do HX2S\ce{H2S} e 0,5%\pu{0,5}\% do NHX3\ce{NH3} que entram. Na segunda coluna, 99,5%\ce{99,5}\% do HX2S\ce{H2S} e do NHX3\ce{NH3} são recuperados no topo. Não há recuperação de água no topo das colunas.

Determine fração molar de HX2S\ce{H2S} que sai junto à água na corrente de fundo da segunda coluna de destilação.

Gabarito 2D.41

Base de cálculo: 100 mol de mistura Cálculo do número de mols de cada composto: nHX2S=3 moln_{\ce{H2S}}=\pu{3 mol} nNHX3=1 moln_{\ce{NH3}}=\pu{1 mol} nHX2O=96 moln_{\ce{H2O}}=\pu{96 mol} Cálculo do número de mols de HX2S\ce{H2S} que permanece no fundo após a primeira destilação(lembrando que se 95% está no topo então 5% está no fundo): nHX2S=30,05=0,15 moln_{\ce{H2S}}=3\cdot0,05=\pu{0,15 mol} Analogamente para o NHX3\ce{NH3} : nNHX3=10,995=0,995 moln_{\ce{NH3}}=1 \cdot0,995=\pu{0,995 mol} Cálculo do número de mols de HX2S\ce{H2S} que permanece no fundo após a segunda destilação(lembrando que 99,5% está no topo então 0,5% está no fundo): nHX2S=0,150,005=7,5104 moln_{\ce{H2S}}=0,15 \cdot0,005=\pu{7,5e-4 mol} Analogamente para o NHX3\ce{NH3}: nNHX3=0,9950,995=0,99 moln_{\ce{NH3}}=0,995\cdot0,995=\pu{0,99 mol} A água sempre permanece no produto de fundo então ao final do processo temos: nHX2O=96 moln_{\ce{H2O}}=\pu{96 mol} Cálculo do número de mols total no produto de fundo após a segunda destilação: ntotal=nHX2O+nNHX3+nHX2Sn _\text{total}=n_{\ce{H2O}}+n_{\ce{NH3}}+n_{\ce{H2S}} ntotal=96+0,99+7,5104n _\text{total} =96+0,99+7,5\cdot10^{-4} ntotal97 moln_\text{total}\approx\pu{97 mol} Cálculo da fração molar de HX2S\ce{H2S} na corrente final de fundo: xHX2S=7,5104 mol97 molx_{\ce{H2S}}=\frac{\pu{7,5e-4 mol}}{\pu{97 mol}} xHX2S=7,8106\boxed{x_\ce{H2S}=\pu{7,8e-6}}