Resumo Prova de Processos Químicos

Resumo PQ2

Escolha do Separador

1ª etapa: identificar o problema

 

O separador precisa atender as especificações de alimentação, produtos e subprodutos e rejeitos.

Por exemplo é recomendável que a separação da mistura heterogênea seja feita antes da homogênea.

• Para separar uma mistura heterogênea por densidade ou campo/gradiente de força podemos utilizar:

               ➢ Decantador/sedimentador,

               ➢ Flotador,

               ➢ Ciclone/ Hidrociclone,

               ➢ Vasos separadores

               ➢ Centrifugas.  

• Para separar uma mistura homogênea por barreira podemos utilizar filtros ou membranas
• Para separar uma mistura homogênea por criação de fase podemos utilizar destilação, critalização, evaporação ou secagem
• Para separar uma mistura homogênea por adiçaõ de fase podemos usar absorção ou extração
• Para separar uma mistura homogênea  processos de Separação por contato com agente sólido podemos utilizar a adsorção.

Características gerais dos equipamentos:

1: Destilação: obtenção de produtos de alta pureza.

2: Absorção: remoção de componente traço de uma corrente gasosa.

3: Adsorção: remoção de componentes traços de correntes líquidas ou gasosas.

4: Pressure Swing Adsorption (ou Adsorção por Oscilação de Pressão): remoção de componentes traços de correntes gasosas quando um dos componentes tiver ponto de ebulição criogênico.

5: Considere a separação por membranas para separar uma mistura de gases com pontos de ebulição criogênicos e de baixas vazões.

6: Extração: separação de classes de componentes (ex. mistura de aromáticos e alifáticos)

7: Cristalização para separar dois solidos ou purificar um sólido de uma solução.

8: Evaporador para concentrar soluções.

9: Filtração remove sólidos (ainda com umidade) de um efluente. Para ter a completa isenção de umidade é necessário passar depois por um Secador.

10: Lixiviação para remover um determinado sólido de uma mistura de sólidos.

Regras para alimentação do reator:

1: Remover logo qualquer impureza da alimentação que esteja presente em quantidades significativas, como também as não inertes.

2: Se alguma impureza da alimentação também for um subproduto da reação, “normalmente” pode ser interessante alimentar o sistema pelo processo de separação do efluente do reator - estudar a hipótese.

3: Remover qualquer impureza que possa envenenar o catalisador.

4: Impureza inerte: avaliar se é mais fácil separá-la da alimentação ou do produto.

5: Impureza que forma um azeotropo: se possível trocar o fornecedor.

Regras para efluente do reator:

1: Remover primeiro o componente presente em maior quantidade. Isto reduz as dimensões das unidades seguintes.

2: Componentes em quantidades equivalentes: efetuar primeiro a separação mais fácil ou a mais difícil por último.

3: Remover logo os componentes + corrosivos e/ou + perigosos.

4: Evitar separações que exigem espécies estranhas à mistura (solventes), removendo-as logo que possível no caso de ter que usá-las.

Evaporadores:

Os evaporadores são equipamentos utilizados para remover água ou outros solventes de soluções líquidas, concentrando os solutos. Eles são amplamente utilizados em indústrias como a alimentícia, química, farmacêutica e de papel e celulose. 

Evaporadores de um único efeito e de aquecimento indireto:

• Os evaporadores de circulação natural são aqueles em que a circulação do líquido é causada pela diferença de densidade entre a solução concentrada e a solução diluída. Os evaporadores de circulação natural são mais simples e mais baratos, mas têm menor eficiência energética do que os evaporadores de circulação forçada, temos como exemplos: Evaporador Batelada, Evaporador de tubos horizontais, Evaporador de tubos curtos verticais ou do tipo calandria, evaporadores de filme ascendente e descendente (são aqueles em que o líquido flui em um filme sobre a superfície de um tubo ou placa)
• Os evaporadores de circulação forçada, por outro lado, utilizam bombas para forçar a circulação do líquido: Líquido circula a altas velocidades; Indicado para alta viscosidade, que tendem a formar incrustações; Geralmente, os aquecedores estão localizados externamente ao evaporador facilitando a limpeza dos mesmos; Altos coeficientes de transferência de calor e pequenas áreas de troca térmica.

Evaporadores de múltiplo efeito:

Os evaporadores de múltiplos efeitos são aqueles em que o vapor gerado em um efeito é utilizado como fonte de calor para o próximo efeito.

▪ No processo de evaporação é frequente ter vários evaporadores ligados em série.

▪ Cada evaporador é chamado de “efeito” e o conjunto de “múltiplos efeitos”.

▪ No tipo cocorrente, a corrente de alimentação e de vapor saturado alimentam o 1º. Evaporador.

▪ No tipo contracorrente, a alimentação entra no último evaporador, enquanto que o vapor saturado (utilidade) entrará no 1º evaporador.

[pic 1]

Secadores:

[pic 2]

Durante o processo de secagem, a remoção da umidade é alcançada por meio da movimentação da água, impulsionada pela diferença de pressão de vapor entre a superfície do produto a serseco e o ar circundante

Para que um produto seja submetido à secagem, é necessário que a pressão de vaporsobre sua superfície (pg) seja maior do que a pressão de vapor de água presente no ar de secagem (par)

Em geral, grãos menores tendem a secar mais rapidamente do que grãos de maior tamanho. Além disso, grãos sem camadas protetoras secam mais rapidamente do que aqueles comaestrutura intacta.