AS OPERAÇÕES UNITÁRIAS SÃO SEQUÊNCIAS DE OPERAÇÕES FÍSICAS

FACULDADES OSWALDO CRUZ

CURSO DE QUÍMICA BACHARELADO

DIOGO SCHMIDT (1517084), EDUARDO MURARI (1517112), JENNIFER MORAIS (1517105) e MARCELLA GARCIA (1517032)

CRISTALIZAÇÃO

SÃO PAULO

2020

DIOGO SCHMIDT (1517084), EDUARDO MURARI (1517112), JENNIFER MORAIS (1517105) e MARCELLA GARCIA (1517032)

CRISTALIZAÇÃO

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Orientador: Prof.° Roberto Hazenfratz Marks

SÃO PAULO

2020

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RESUMO

Operações Unitárias são sequencias de operações físicas necessárias à viabilização econômica de um processo químico. Dentro deste conceito de operação unitária, abordaremos sobre o processo de cristalização. Processo na qual tem sido cada vez mais empregado em processos industriais cujo produto deve estar na forma de partículas sólidas, esta operação de separação sólido-líquido, que envolvem transferência de massa e movimento, constitui um dos métodos de finalização de produtos em indústrias químicas e farmacêuticas, que buscam a crescente qualidade de seus produtos finais, observando suas propriedades físicas, otimizando as propriedades de interesse e diminuindo propriedades indesejáveis como empedramento, alta retenção de umidade e altas perdas de material pela formação de pó.  Focaremos em cristalização que é reconhecida como uma operação unitária comum utilizada para isolar e purificar produtos em diversas indústrias. Abordaremos também sobre a solubilidade de um soluto em um determinado solvente é a máxima concentração desse soluto que pode ser dissolvida no solvente, modelagem matemática da cristalização, balanço de energia, balanço de massas, balanço populacional, tipos de cristalização e de equipamento, aplicações, vantagens e desvantagens da cristalização.

  Palavra-chave: Cristalização; operações unitárias; balanço de energia, massa e populacional.

SUMÁRIO

1.        INTRODUÇÃO        5

2.        CRISTALIZAÇÃO        5

2.1 SOLUBILIDADE E SATURAÇÃO        7

2.2 SUPERSATURAÇÃO E ZONAS DE SUPERSATURAÇÃO        8

3.        NUCLEAÇÃO        9

4.        MODELAGEM MATEMÁTICA DA CRISTALIZAÇÃO        10

4.1 BALANÇO DE MASSAS        11

4.2 BALANÇO DE ENERGIA        11

4.3 BALANÇO POULACIONAL        12

5.        TIPOS DE CRISTALIZAÇÃO E DE EQUIPAMENTO        15

6.        APLICAÇÕES        16

7.        VANTAGENS E DESVANTAGENS DA CRITALIZAÇÃO        17

8.        CONCLUSÃO        17

9.        REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        18

1.  INTRODUÇÃO

Em 1915, o engenheiro americano Arthur Little fez a seguinte afirmação:

“Qualquer processo químico, qualquer que seja a sua escala, pode ser decomposto numa série coordenada que se podem denominar “ações unitárias”, como moagem, misturação, aquecimento, ustulação, absorção, condensação, lixiviação, precipitação, cristalização, filtração, dissolução, eletrólise etc. O número destas operações unitárias básicas não é muito grande e relativamente poucos delas estão presentes num processo particular qualquer. A complexidade da engenharia química provém da diversidade das condições, como a temperatura, a pressão etc., sob as quais as ações unitárias devem ser realizadas nos diversos processos, das limitações dos materiais de construção e do projeto dos equipamentos, impostas pelo caráter físico e químico das substâncias reagentes”

E assim se estabeleceu o conceito de ‘’Operação Unitária’’ segundo o qual um processo químico seria dividido em uma série de etapas que podem incluir: transferência de massa; transporte de sólidos e líquidos, destilação, filtração, cristalização, evaporação, secagem, dentre outros.

Quando pensamos em indústria, precisamos entender que cada uma das etapas sequenciais de uma linha de produção industrial é, portanto, uma operação unitária. Ou seja, o conjunto de todas as etapas compõe o então processo unitário.

Operações Unitárias são sequencias de operações físicas necessárias à viabilização econômica de um processo químico.

Dentro deste conceito de operação unitária, neste trabalho abordaremos sobre o processo de cristalização. Processo na qual tem sido cada vez mais empregado em processos industriais cujo produto deve estar na forma de partículas sólidas, esta operação de separação sólido-líquido, que envolvem transferência de massa e movimento, constitui um dos métodos de finalização de produtos em indústrias químicas e farmacêuticas, que buscam a crescente qualidade de seus produtos finais, observando suas propriedades físicas, otimizando as propriedades de interesse e diminuindo propriedades indesejáveis como empedramento, alta retenção de umidade e altas perdas de material pela formação de pó.  

O objetivo deste estudo da operação unitária de cristalização buscar entender um pouco mais sobre seus mecanismos de nucleação, velocidade e crescimento dos cristais (Portal Laboratórios Virtuais de Processos Químicos, 2020).

1. CRISTALIZAÇÃO

A cristalização é reconhecida como uma operação unitária comum utilizada para isolar e purificar produtos em diversas indústrias. No entanto, os fundamentos científicos da cristalização geralmente não são tão conhecidos como em outras operações unitárias, como a destilação ou absorção.