Question

O biogás é um gás combustível com a queima de forma limpa e renovável, sendo usado como combustível e fonte de energia alternativa. É uma mistura gasosa produzida a partir da decomposição anaeróbia de materiais orgânicos, composto principalmente de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) e pequenas quantidades de outros componentes (impurezas)
Uma amostra de biogás foi coletada de um biodigestor e sua composição mássica é mostrada na tabela.

Tabela: Composição (fração) mássica da amostra do biogás
Composto Porcentagem (%) Massa Molar (g/mol)
Metano (M) 60% 16
Dióxido de Carbono (DC) 35% 44
Impurezas (I) 5% 21

a) Dessa forma, calcule a composição molar desse biogás sabendo que essa mistura gasosa possui uma massa total de 1 kg.
​b) Considere agora que esse biogás é alimentado em um processo (corrente A). Determine a vazão mássica da corrente X e a quantidade de Metano (M) e Dióxido de Carbono (DC) nessa corrente.

Answer 1

a) A fração molar do Metano $CH_{4}$  é 0,78, a fração molar do Dióxido de carbono $CO_{2}$ é 0,17 e a fração molar das impurezas é 0,05.

b) A vazão mássica do biogás é de 600Kg/h.

Composição molar e vazão mássica

a) Metano $CH_{4}$  

Massa:  100% = 1Kg = 1000g

               60% = 600g

Número de mols: 600/16 = 37,5 mols

Massa Molar = 37,50 + 7,95 + 2,38 = 47,83

Fração molar = 37,50/47,83 = 0,78

Dióxido de carbono $CO_{2}$

Massa:  100% = 1000g

              35% = 350g

Número de mols: 350/44 = 7,95 mols

Massa Molar = 37,50 + 7,95 + 2,38 = 47,83

Fração molar = 7,95/47,83 = 0,17

Impurezas

Massa: 100% = 1000g

                5% = 50g

Número de mols: 50/21 = 2,38 mols

Massa Molar = 37,50 + 7,95 + 2,38 = 47,83

Fração molar = 2,38/47,83 = 0,05

b) Saída  X

Balanço material ⇒ A - B + C - X = 0

500 - 100 + 200 - X = 0     ⇒      X = 600Kg/h

Metano $CH_{4}$

0,6.500 - 0,8.100 + 0,75.20 = M.X      ⇒   300 - 80 +150 = M.600

400 = M.600     ⇒    M = 0,67KgM/Kg

Dióxido de carbono $CO_{2}$

0,35.500 - 0,25.200 = M.600       ⇒    175 + 50 = M.600

225 = M.600      ⇒       M  = 0,37KgDC/Kg

Impurezas

0,05.500 - 0,2.100 = M.600       ⇒      25 - 20 = M.600

5 = M.600        ⇒       M = 0,008Kgl/Kg

Nós podemos encontrar a fração molar do soluto, dividindo o número de mol do soluto pelo número de mol da solução, e a fração molar do solvente é quando dividimos o número de mol do solvente pelo número de mol da solução.

Saiba mais sobre composição molar em: https://brainly.com.br/tarefa/23804215

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