SEPARAÇÃO SÓLIDO-GÁS E LÍQUIDO-GÁS

Universidade Federal do Maranhão

Centro de Ciências Exatas e Tecnologia

Departamento de Tecnologia Química

Disciplina: Operações Unitárias I

Ministrante: Prof. Ulisses

Alunos: Vanessa Danielle Diniz e Wallace Neto

SEPARAÇÃO SÓLIDO-GÁS

E LÍQUIDO-GÁS

Trabalho referente à segunda nota

da disciplina operações Unitárias I

São Luís, MA

2014

Sumário

1. SEPARAÇÃO SÓLIDO-GÁS E LÍQUIDO-GÁS 3

2. SEPARADORES GRAVITACIONAIS E INERCIAIS 4

3. CICLONES 5

3.1 Dimensionamento 6

3.2 Eficiência de captação 7

4. PRECIPITADORES ELETROSTÁTICOS 8

4.1 Método de operação e design básico 9

4.2 Dimensionamento 10

4.3 Controle de alta voltagem 11

5. LAVADORAS DE GASES 12

5.1 Funcionamento 13

5.2 Eficiência 14

SEPARAÇÃO SÓLIDO-GÁS E LÍQUIDO-GÁS

Os principais objetivos na separação de partículas sólidas ou líquidas de uma corrente gasosa estão associados com:

Limpeza de gases. Ex. gotículas em evaporadores, reatores e colunas de absorção.

Controle da poluição. Ex. Poeira, fumaça.

Segurança. Ex. Partículas inflamáveis ou explosivas (silos).

Recuperação de material arrastado. Ex. Secagem em spray dryer.

Usualmente os equipamentos utilizados para realizar a separação são: Câmaras gravitacionais, Ciclones lavadoras de gases e precipitadores eletrostáticos. A escolha do equipamento depende do tamanho das partículas, da concentração, da densidade, da vazão, temperatura e características físico-químicas do gás.

SEPARADORES GRAVITACIONAIS E INERCIAIS

As câmaras gravitacionais (Figura 1) são sedimentadores cujo objetivo é retirar poeiras de correntes gasosas. Sua utilização ocorre principalmente em indústrias que possuem gases muitos sujos em termos de material particulado.

Figura 1. Separador gravitacional.

A câmara de sedimentação é um método baseado na sedimentação livre, considerando o próprio peso e a velocidade terminal das partículas.

Estas câmaras apresentam área transversal suficientemente grande através da qual, gases passam com baixa velocidade, dando tempo suficiente para que partículas possam sedimentar no fundo ou na base da câmara.

Os separadores inerciais são os equipamentos mais usados para a coleta de partículas de tamanho médio e grande do ar. operam segundo o princípio de se imprimir uma força centrífuga à partícula a ser removida da corrente de ar que a carrega. Tal força se produz dirigindo-se o ar para um caminho circular ou efetuando-se-lhe uma brusca mudança de direção

Figura 2. Separador inercial.

CICLONES

Os ciclones são equipamentos utilizados para a coleta de partículas (limpeza de gases) e do ponto de vista de investimento e operação é o meio mais barato para coleta de partículas. São de fácil construção, pois possuem baixo custo de material e de operação e uma ampla faixa de condições de operação.

Os ciclones são normalmente empregados:

Na classificação de tamanhos de partículas;

Em operações onde a coleta extremamente alta de partículas não é crítica;

Na coleta de partículas grossas;

Para atuar como aparelhos que fazem uma limpeza prévia em linhas que tenham coletores que retém a maioria das partículas finas;

Controle de poluição.

Coletor de produtos após secadores de leito fluidizado, pneumáticos ou “spray dryer”.

O uso de ciclones é favorável para aplicações onde o pó coletado possui um alto valor agregado; como é o caso de indústrias alimentícias onde o produto desejado é um pó e as contaminações com pequenas fibras de um filtro de tecido não podem ser toleradas.

Os ciclones podem ser utilizados em configurações em série ou paralelo. As configurações em série são recomendadas quando a distribuição de partículas é muito ampla, com partículas de tamanhos menores que 10 ou 15 μm até com partículas muito grandes e abrasivas (partículas menores removidas pelo ciclone de alta velocidade e partículas maiores removidas pelo ciclone de baixa velocidade), ou quando as partículas são finas, mas ocorre floculação em um equipamento precedente ou no próprio ciclone.

As configurações em paralelo são indicadas se a vazão de gás a tratar for muito grande, respeitando a queda de pressão. Usualmente projeta-se uma unidade, mas se a eficiência requerida for alta, deve-se adotar ciclones em paralelo.

Dimensionamento

Geralmente, as dimensões geométricas dos ciclones são colocadas em formas de razões entre uma das dimensões (B, Z, L, H, Ds e J) e o diâmetro da parte cilíndrica do ciclone Dc, como mostra a figura