CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA ESTUDO DIRIGIDO: FERTILIZANTES

UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS - UNISINOS

UNIDADE ACADÊMICA DE GRADUAÇÃO

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

ESTUDO DIRIGIDO: FERTILIZANTES

 

São Leopoldo

2019

QUESTÃO 01

São considerados 19 elementos químicos, os nutrientes minerais utilizados pelas plantas. Destes 19 elementos 13 são considerados essenciais. Apresente todos os elementos, bem como quais seriam os macronutrientes primários e secundários essenciais, e também os micronutrientes essenciais.        

Os elementos macronutrientes são carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e enxofre (S); Os micronutrientes são cloro (Cl), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn), molibdênio (Mo), zinco (Zn), sódio (Na), silício (Si) e cobalto (Co) e boro (B). Os essenciais são:

• Macronutrientes primários: N, P, K.
• Macronutrientes secundários: Ca, Mg, S.
• Micronutrientes: Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, Cl, B

QUESTÃO 02

Quais os principais produtos gerados para os fertilizantes nitrogenados? Qual o mais utilizado e por que?

- Nitrato de de amônia;

- Amônia;

-Ácido nítrico;

- Ureia;

- Sulfato de amônia;

A ureia é o fertilizante mais utilizado na agricultura. É um adubo sintetizado industrialmente. Proporciona redução nos custos de adubação, transporte e armazenamento e a sua aplicação é menos acidificante que outros fertilizantes nitrogenados.

QUESTÃO 03

Desenvolva a rota de produção da uréia, à partir das duas principais matérias primas.

Sintetizada a partir da amônia e do gás carbônico, sob condição de temperatura e pressão elevadas, a ureia é utilizada como matéria-prima na indústria e agropecuária no Brasil.

A produção se dá, conforme fluxograma a seguir:

[pic 1]Parte superior do formulário

Parte inferior do formulário

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QUESTÃO 04

Indique as melhores relações dos efeitos da temperatura, razão NH3/CO2, e, razão H2O/CO2 para a melhor conversão da uréia.

        O excesso de agua tem efeito negativo na conversão da ureia, que pode ser observado no primeiro gráfico da figura a seguir. Desta forma, um dos objetivos no projeto de um sistema de reciclo é a minimização de água no reciclo. A faixa de temperatura ótima da conversão da ureia se da entre 180 e 190ºC, podendo ser observado no segundo gráfico. A conversão da ureia é otimizada em função da razão estequiométrica pouco acima de (2:1), motivo de todos os processos comerciais operarem acima da razão mencionada. Isso pode ser verificado no terceiro gráfico da figura a seguir:

[pic 2]

        

QUESTÃO 05

No que consiste a operação de estripagem? Por que o sistema de estripagem é atualmente o processo mais adequado para a geração da uréia?

        A operação de estripagem utiliza um dos reagentes (NH3 ou CO2), para ajudar a decompor o carbamato nos seus componentes, a pressões relativamente elevadas. A pressão no reator é menor que no processo convencional, da ordem de 140 atm. O princípio da estripagem consiste no abaixamento da pressão de vapor de um líquido por um fluxo de gás inerte, promovendo assim a decomposição do carbamato em NH3 e CO2 sem redução da pressão. Ele é atualmente o processo mais adequado para a geração de uréia pois apresenta menor consumo global de energia e menor custo de investimento do que o sistema convencional.

QUESTÃO 06

Qual a importância do ar para o processo de estripagem?

O “air stripper” é um processo eficiente no tratamento de efluentes com alta concentração de nitrogênio amoniacal permitido pela legislação brasileira para o descarte (maior que 20 mg/L). Este processo é também utilizado para a remoção de compostos orgânicos voláteis. É um processo físico onde ocorre troca de massa entre líquido e gás: o líquido entra por cima da torre de stripping enquanto o ar entra por baixo. A troca de massa ocorre, portanto, em contra-corrente. É também um processo químico devido à necessidade da adição de solução alcalinizante, que pode ser à base de soda cáustica, de modo a deslocar o equilíbrio químico da reação e liberar o gás amônia.

QUESTÃO 07

Qual a principal diferença entre os processos de perolação e granulação? Por que se injeta ar lateralmente na torre de perolação ? Quais os principais fatores que estimularam o desenvolvimento da granulação dos fertilizantes de um modo geral?

        Técnicas convencionais de perolação (prilling) usam torres em que a ureia fundida é introduzida no topo através de um pulverizador. As torres de prilling naturais e de corrente forçada agem como resfriadores. O tamanho de grãos gerados é limitado aproximadamente em 2,1mm, pois tamanhos maiores requereriam torres maiores e inviáveis economicamente. Esse tamanho pequeno gera dificuldades no transporte a granel sobre longas distâncias, visto que os grãos possuem baixa resistência ao esmagamento e ao choque.

        O processo de granulação usa a ureia pulverizada em grãos, que aumentam de tamanho gradualmente, com o calor de solidificação sendo removido a ar ou com evaporação d’água, em alguns casos. Os processos de granulação podem utilizar tambores, leitos de jorro e leitos fluidizados, sendo o leito fluidizado o mais utilizado no momento. Necessitam da adição de formaldeído em algum componente, e normalmente obtem produtos maiores e mais compactos que os obtidos por técnicas de prilling, embora processos de prilling ainda serem utilizados pelo seu baixo custo e investimento.