Aulas Intro Eq852 1s2014

EQ 852OPERAES UNITRIAS IIIApresentao da disciplina e Introduo

1 semestre/ 2014 - Noturno

APRESENTAO DA DISCIPLINA

Docente: Profa. Dra. Roberta Ceriani

Departamento de Desenvolvimento de Processos e Produtos (DDPP) Sala 226 Bloco A (2 andar)

Email: [email protected]

Tel: 3521-3961

PED-C

Eng. Arnaldo E. Castro da Silveira Laboratrio de Pesquisa e Desenvolvimento de Tecnologias Ambientais (LPDTA)

Email: [email protected]

Simulao computacional Aspen Plus

PAD

Tana Martins Magalhes Email: [email protected]

Planto de dvidas: Quartas-feiras 17h 18h Sala EQ22


Programa e Plano de desenvolvimento da disciplina

Regras de convivncia

Entrada na sala de aula: tolerncia de 15 minutos aps o incio da aula

Celulares: modo silencioso ou desligados

Evitar o entra e sai durante as aulas (salvo excees)

Evitar conversar paralelas

Presena: 75%, no mnimo

APRESENTAO DA DISCIPLINA Programa e plano de desenvolvimento da disciplina

EMENTA: Destilao. Extrao. Lixiviao. Absoro. Adsoro. Secagem

Aulas: SEG (19-21h), QUA (21-23h) e SEX (19-21h) 6 crditos entre atividades tericas e atividades prticas Aulas tericas e de resoluo de exerccios

Resoluo de exerccios FUNDAMENTAL trazer calculadora e rgua

Aulas prticas: 10 aulas sempre s sextas-feiras no laboratrio de informtica (SIFEQ - Sala 3)

Aula 1: 07/03

Aula 2: 14/03

Aula 3: 21/03

Aula 4: 04/04

Aula 5: 11/04

Aula 6: 25/04

Aula 7: 16/05

Aula 8: 23/05

Aula 9: 30/05

Aula 10: 06/06

TODO O MATERIAL UTILIZADO EM SALA DE AULA ESTAR DISPONVEL NO SITE DO ENSINO ABERTO (www.unicamp.br/ea)

Previso: trmino do curso no dia 16/06


No haver aula

Data Motivo

03/03 (segunda) Carnaval

05/03 (quarta) Carnaval

18/04 (sexta) Paixo de Cristo

21/04 (segunda) Tiradentes

02/05 (sexta) Dia do Trabalho (01/05)

20/06 (sexta) Corpus Christi (19/06)

23/06 (segunda) Jogo do Brasil


Avaliao: Prova 1 (P1) = 31/03 (segunda-feira s 19h), Prova 2 (P2) = 12/05 (segunda-feira s 19h) e Prova 3 (P3) = 16/06 (segunda-feira s 19h)

Mdia (M) = 0,3*(P1+P2+P3)+0,1*T T = 10 atividades prticas no Aspen

Nota 1,0 por atividade entregue pelo aluno presente na respectiva aula prtica

Se (P1+P2+P3)/3 5,0 (Aprovado)

Se (P1+P2+P3)/3 < 5,0

Ateno: Nota mnima que permite o aluno realizar o referido exame 2,5

Semana de estudos: 02 a 08/07

Exame (E): 11/07 (segunda-feira) 19h-21h

Se E 5,0 (Aprovado) e M = 5,0

Se E < 5,0 (Reprovado) e M = E

Prova substitutiva: SOMENTE por motivo de sade, devidamente documentado por atestado mdico apresentado ao docente responsvel at 48 horas aps a realizao da prova correspondente


AULAS TERICAS

Introduo Operaes unitrias e processos unitrios, operaes unitrias de transferncia de massa,

aplicaes na produo de ETANOL, BIODIESEL e PETRLEO

Destilao Equilbrio lquido-vapor, destilao flash, destilao de misturas binrias mtodo de McCabe-

Thiele, destilao multicomponente mtodo simplificado e modelagem rigorosa, equipamentos e dimensionamento de colunas de estgios, eficincia, utilizao de simuladores comerciais.

Absoro e esgotamento Equilbrio gs-lquido (solubilidade de gases em lquidos), transferncia de massa, balanos de

massa e energia, equipamentos, projeto de colunas de estgio e recheio, utilizao de simuladores comerciais.

Extrao lquido-lquido Equilbrio lquido-lquido, balanos de massa em sistemas ternrios, extrao em um nico

estgio, extrao em cascata multi-estgio, utilizao de simuladores comerciais.

Operaes de contato slido-fluido Lixiviao: equipamentos, balanos de massa em sistemas ternrios, extrao em um nico

estgio, extrao em cascata multi-estgio

Adsoro e Secagem

AULAS PRTICAS: equilbrio de fases, destilao, absoro/esgotamento, extrao lquido-lquido


Bibliografia:

Livros-textos: Treybal, R.E. Mass-transfer operations

Diferentes edies esto disponveis na BAE, BC e biblioteca da FEA.

Seader, J.D. & Henley, E.J. Separation Process Principles.

Edio de 1998 est disponvel na BC.

Livros-complementares: Geankoplis, C.J. Transport processes and separation process principles.

Edio de 2003 est disponvel na BAE e biblioteca da FEA.

McCabe, W.L.; Smith, J.C. & Harriott, P. Unit Operations of Chemical Engineering.

Diferentes edies esto disponveis na BAE, BC e biblioteca da FEA.

INTRODUO

SISTEMATIZAO DO ENSINO DE PROCESSOS QUMICOS

O que so operaes unitrias?

Arthur D. Little 1915 MIT Todo processo qumico conduzido em qualquer escala pode ser decomposto em

uma srie ordenada do que pode ser chamado de operaes unitrias como agitao, secagem, absoro, lixiviao, cristalizao, filtrao, evaporao, dentre outras. O nmero destas operaes unitrias no extenso e somente algumas delas esto presentes em um determinado processo.

PROCESSOS QUMICOS = estudados como uma sequncia (conjunto) de operaes unitrias

Phillip H. Groggins 1930 Conceito anlogo para transformaes qumicas: Processos unitrios combusto,

esterificao, fermentao, hidrogenao, hidrlise, isomerizao, neutralizao, oxidao, polimerizao, dentre outros.

INTRODUO

Operaes unitrias:

Transferncia de quantidade de movimento

Transferncia de calor

Transferncia de massa EQ 852 e EQ801 Identificar as principais operaes unitrias de transferncia de massa que so

utilizadas na produo de ETANOL, BIODIESEL e PETRLEO.

ETANOL - DADOS DE PRODUO, CONSUMO E EXPORTAO(MAPA, 2010)

Produo concentrada nas regies Centro-Sul e Nordeste

So Paulo - 60%

Demais zonas produtoras: Paran, Tringulo Mineiro e Nordeste

Trs tipos de produto: lcool anidro, lcool hidratado e lcool neutro

MAPA: Ministrio da Agricultura, Pecuria e Abastecimento

Extrao do caldo OP de transferncia de massa Extrao slido-lquido (ESL) ou LIXIVIAO

Solvente lquido soluto matriz slida

Tratamento prvio fundamental para o xito da ESL (> rea =>T.M.) Cana-de-acar: picada em moinho de facas e desfibrada em moinho de martelos = 80

a 90% de clulas abertas

Extrao do caldo OP de transferncia de massa Extrao slido-lquido (ESL) ou LIXIVIAO

Extrao: moendas de at 6 ternos de rolos com gua aquecida (60 e 80C) Extratos: caldo primrio, caldo secundrio, .... = recuperao de at 98% ou mais do

acar (soluto) presente na alimentao

Fibras (slidos insolveis) caldeira co-gerao de energia eltrica e produo de vapor de escape (fonte bsica de energia trmica)

Cogerao 3 a 4% do total de energia eltrica produzida no Brasil

Complementao da gerao de energia das hidreltricas no perodo de seca (abril a novembro)

Destilao: OP de transferncia de massa separar componentes de uma mistura lquida por diferena de volatilidade

Vinho soluo hidroalcolica (5,0 10% de etanol, v/v) Composio complexa:

Slidos: bagacilho, clulas mortas de leveduras,...

Lquido: gua, etanol e minoritrios (lcoois metanol, propanol, butanol, lcool isoamlico, aldedos acetaldedo, steres, cido actico, ...)

Gs: CO2 dissolvido

Configurao AB

Coluna A Vinho (lquido) alimentado no topo

16 a 24 estgios

Produto de fundo (vinhaa): 0,02% etanol (m/m) ou xetanol=0,00008

Produto de topo ou destilado (flegma): vapor 50 GL

Energia trmica: borbulhamento direto de vapor na base da coluna

LCOOL HIDRATADO

LCOOL HIDRATADO Configurao AB

Coluna B Flegma (vapor) alimentada na base

Cerca de 45 estgios

Produto de fundo (flegma lquido): 10 a 20 GL

Produto de topo ou destilado: 93% (m/m) ou xetanol 0,839

Refluxo de destilado: corrente de lquido da coluna B

LCOOL HIDRATADO

Padres de qualidade para o lcool etlico hidratado combustvel (AEHC)

INPM = %mssica de etanol na mistura hidroalcolica

LCOOL NEUTRO

Produto de elevada pureza utilizado na indstria de alimentos, farmacutica e qumica.

Padres de qualidade mais rigorosos em relao aos compostos minoritrios (metanol, acetaldedo, lcoois superiores, ...)

Fonte: Destiladora Tabu anlises laboratoriais para lcool neutro extra

LCOOL NEUTRO

Necessidade de outras colunas de destilao com funes especficas

lcool carburante destinado para: Coluna de hidrosseleo

Coluna de retificao

Coluna demetiladora

(Batista, 2008)

LCOOL NEUTRO

COLUNA DE HIDROSSELEO

Objetivo: remover grande parte dos alcois superiores Alcois superiores (leo fsel) ao das

leveduras em aminocidos

n-propanol, isobutanol, lcool isoamlico e lcoois aromticos (feniletanol)

Sabor e aroma indesejvel = queimado

Concentrao nos estgios intermedirios da coluna de destilao (volatilidade influenciada pelo teor de etanol)

lcool isoamlico: Tnb=131,3 C

Destilao extrativa: agente extrativo - GUA Vazo mssica gua: 11 vezes a vazo de

lcool hidratado

Aumento do coeficiente de atividade dos lcoois superiores, concentrando-os no destilado

Produto de fundo: destinado COLUNA DE RETIFICAO (gua: 91,9%, m/m)

(Batista, 2008)

Etanol: 12667 kg/hMetanol: 0,06 kg/hAlcois superiores: 3,25 kg/hAldedos: 2,1 kg/hgua: 927 kg/h

gua: 140424 kg/h Etanol: 245 kg/hgua: 452 kg/hAlcois superiores: 3,25 kg/h

LCOOL NEUTRO

(Batista, 2008)

gua: 140310 kg/h

Etanol: 10332 kg/hMetanol: 0,03 kg/hgua: 548 kg/h

COLUNA DE RETIFICAO

Objetivo: remover componentes mais volteis (acetaldedo, acetona e acetato de etila) e completar a eliminao dos alcois + pesados Tnb (acetaldedo) = 20,5C, Tnb (acetato de

etila) = 77,2 C e Tnb (etanol) = 78,3 C

Concentram-se no destilado.

lcool hidratado (95%, m/m) retirado como lcool pasteurizado, em alguma bandeja prxima ao topo da coluna

Sada lateral de leo fsel

Produto de fundo: gua (98,7%, m/m)

LCOOL NEUTRO

COLUNA DEMETILADORA

Objetivo: remover o metanol Tnb (metanol) = 64,6 C

Tnb (etanol) = 78,3 C

Concentra-se no destilado

Produto de fundo: LCOOL NEUTRO 95 INPM

Exemplo de configurao (Batista, 2008)

USINA ESTER: Coluna de hidrosseleo: 50 bandejas

Coluna de retificao: 80 bandejas

Coluna demetiladora: 50 bandejas

(Batista, 2008)

Etanol: 10332 kg/hMetanol: 0,03 kg/hgua: 548 kg/h

Metanol: 0,03 kg/h

Etanol: 10250 kg/hgua: 544 kg/h

LCOOL ANIDRO

Utilizado como aditivo na gasolina (99,6 %vol, mnimo)

Desidratao:

Destilao azeotrpica

Destilao extrativa

Mais recente: Peneira molecular

Quadro geral da produo de lcool anidro (Meirelles, 2006)

DESTILAO AZEOTRPICA

Hidrocarboneto como agente desidratante (ciclohexano) Forte interao repulsiva com a gua (lquido): coeficientes de atividade (gua e

hidrocarboneto) concentrao na fase vapor(Junqueira, 2010)

LCOOL ANIDRO

Coluna 1:

Produto de fundo: lcool anidro

Produto de topo: mistura azeotrpica ternria heterognea (etanol, gua e ciclohexano) Depois de condensada e resfriada: duas

fases lquidas imiscveis (orgnica e aquosa)

Fase orgnica leve (rica em ciclohexano): regenerada primeira coluna

Fase aquosa pesada: destinada coluna de recuperao

Coluna 2 (coluna de recuperao):

Produto de fundo: gua

Produto de topo: soluo alcolica (realimentada coluna azeotrpica)

Alto consumo energtico: evaporao da gua e do hidrocarboneto

(Junqueira, 2010)

LCOOL ANIDRO

DESTILAO EXTRATIVA

Monoetilenoglicol (MEG) como agente desidratante Forte interao atrativa com a gua (higroscpico): coeficientes de atividade

(gua) concentrao na fase lquida

Bioglicerol (subproduto da produo de biodiesel): estudos recentes como agente desidratante

COLUNA 1: Produto de topo - lcool anidro; produto de fundo gua e agente desidratante destinados coluna 2

COLUNA 2 (coluna de recuperao): Produto de topo gua; produto de fundo agente desidratante (MEG: Tnb= 197 C) reciclo primeira coluna.

(Junqueira, 2010)

LCOOL ANIDRO PENEIRAS MOLECULARES

Processo de adsoro - leito de zelitas utilizado para adsorver a gua presente no etanol hidratado em fase vapor Zelitas (aluminossilicatos cristalinos): estrutura porosa com dimetro nominal de 3

- molculas de gua (D 2,8 ) e molculas de etanol (D 4,4 )

Vantagens: lcool anidro de alta qualidade, sem contaminao por solventes e menor consumo energtico

Desvantagem: elevado custo de investimento (importao), vida til 8 anos e descarte (Legislao Ambiental)

Water

adsorbs

Water

adsorbs

Water

desorbs

at lower

pressure

ETANOL

Produo de etanol envolve uma mistura multicomponente

gua

Etanol

Minoritrios

Destilao

lcool etlico hidratado Mistura binria: etanol + gua

lcool etlico neutro Mistura multicomponente foco nos principais minoritrios

lcool etlico anidro Mistura ternria: etanol + gua + agente desidratante

BIODIESEL

1911-1912: Rudolf Diesel Motor a diesel pode ser alimentado por leos vegetais, o que ajudar no desenvolvimento agrrio dos pases que vierem utiliz-los...

leos vegetais in natura

Desvantagens no uso como combustvel: Dificuldades de injeo e combusto devido a alta viscosidade e baixa volatilidade

Queima incompleta

Depsito de resduos gerados na cmara de combusto

Obstruo de bicos injetores

Transesterificao de leos vegetais

Alternativa para reduzir a viscosidade da mistura graxa

Reao entre lcool e cidos graxos ligados ao glicerol (triacilglicerol) formando steres graxos e glicerol

BIODIESEL Transesterificao de leos vegetais

lcool: metanol ou etanol Cadeia C do lcool = solubilidade dos RiCOOR no glicerol dificuldade de

separao

Catalizadores: lcalis, cidos ou enzimas NaOH e KOH

Maior velocidade de reao e resduo menos danoso ao motor e seus componentes

Transesterificao de leos vegetais

PRODUTOS NO REATOR

ALIMENTAO DO REATOR

+

BIODIESEL

Especificao brasileira para o biodiesel: limites mximos para compostos da reao de transesterificao e faixa de valores para viscosidade do biodiesel

Propriedades-chaves Glicerina total: Glicerol + TAG + DAG + MAG = 0,25% m/m, mx Grau de

completude da reao, Grau de separao aps a reao (DESTILAO)

Glicerina livre: Glicerol = 0,02% m/m, mx Grau de separao aps a reao

Teor de cinzas = 0,01% m/m, mx Presena de catalisador no produto

Ponto de fulgor (mnimo) : 38 C Grau de separao do metanol ou etanol aps a reao (DESTILAO)

Viscosidade cinemtica () a 40C = 2,0 a 5,0 cSt* presena de acilgliceris parciais e glicerol

Exemplo biodiesel de soja

Metil-linoleato (M-C18:2) = (cP)=3,3

Dilinolena (DAG) = (cP)=31

Monolinolena (MAG) = (cP)=86

Glicerol = (cP)=284

(cP) = (cSt) * (g/cm3)

BIODIESEL

A presena de TAG, DAG e MAG reflexo de reaes incompletas e de separao ineficiente dos compostos intermedirios da reao

BIODIESEL

Processo de produo do biodiesel:

Extrao slido-lquido Sementes oleaginosas ou polpa

de frutas + solvente (hexano)

Recuperao do solvente da miscela (esgotamento)

Preparao da matria-prima Desacidificao (via qumica ou

via fsica)

Esgotamento de AGL

Reao de transesterificao

Separao de fases por decantao ou centrifugao Fase leve steres graxos +

contaminantes

Fase pesada glicerina + contaminantes

Purificao do biodiesel

Pellets de soja

BIODIESEL Recuperao de solvente da micela OP

transferncia de massa ESGOTAMENTO (stripping)

Micela mistura leo + solvente Seqncia de evaporadores : concentrao

prvia a cerca de 90% ou mais de leo

Flash sob alto vcuo: concentrao at 99 % (em massa) de leo

Coluna de estgios:

Micela em contracorrente com o vapor de arraste

100 mg/kg de hexano

BIODIESEL

Desacidificao por via fsica OP transferncia de massa ESGOTAMENTO (stripping)

Remover cidos graxos livres Acidez produo de sabo na transesterificao

BIODIESEL

Exemplo*: biodiesel de soja simulao computacional

(*Miranda, 2010 Prof. Rubens Maciel)

BIODIESEL Exemplo*: biodiesel de soja

simulao computacional

REATOR Converso = 72%

COLUNA 1 12 estgios

1 bar

Razo de refluxo = 0,95

Recuperao: 96% lcool presente na alimentao


BIODIESEL


COLUNA 2 8 estgios

1 bar

Razo de refluxo = 0,95

Objetivo: separar MAG, DAG e TAG


BIODIESEL


Decantador 1 bar

30 C


Biodiesel = 98,9%Glicerina = 93,7%

Ajustes nas variveis do processo (T, P, n estgios, ...) para atingir outras especificaes

Glicerina bruta: R$ 1,4/kgGlicerina bidestilada: R$ 3,7/kgGlicerina farmacutica (>99,5%) = R$ 314/kg

Obtida por destilao vcuo e esgotamento-desodorizao (ou seja, + 2 OP de T.M.)

PETRLEO

Mistura complexa de hidrocarbonetos com pequenas quantidades de compostos contendo enxofre, oxignio e nitrognio e constituintes metlicos

Hidrocarbonetos Cadeia aberta

Srie das parafinas normais (CnH2n+2) alcanos maior frao do petrleo n-hexano e n-heptano so os principais componentes

Srie das isoparafinas (CnH2n+2) cadeia ramificada 2-metil-pentano, 3-metil-pentano, 2,3-dimetilpentano e 2-metilhexano

Srie olefnica (CnH2n) praticamente ausentes no leo cru classe mais importante dos derivados qumicos do petrleo (produtos intermedirios) eteno e propeno (polipropileno, polietileno)

Cadeia fechada

Srie naftalnica (CnH2n) membros completamente saturados segunda maior frao do petrleo ciclohexano, metil-ciclohexano, metil-ciclopentano, e dimetilciclopentano

Srie aromtica ou benznica (CnH2n-6) presentes em pequenas quantidades no leo cru obtidos pelo processamento do petrleo e de suas fraes benzeno, tolueno (metilbenzeno), xilenos (dimetilbenzeno) e etilbenzeno

PETRLEO

Refino

1 etapa: DESTILAO ATMOSFRICA Processo bsico de separao do

petrleo

Fracionamento do petrleo em diferentes produtos intermedirios (destilao fracionada)

Produto de topo: hidrocarbonetos mais leves

Produto de fundo: hidrocarbonetos pesados

Sadas laterais: obteno de fraes com faixas especficas de pontos de ebulio

PETRLEO

Refino

Multicomponente: Fraes so misturas de hidrocarbonetos

Usual: especificar propriedades dos produtos (faixa de pontos de ebulio, densidade, viscosidade,...)

(Yamanishi, 2010)

PETRLEO Refino

Sculo XIX (1860-1870): obteno da querosene para iluminao Destilao em batelada

Contaminao com produtos + leves (exploso) e produtos + pesados (fumaa)

A partir de 1880: introduo da destilao contnua Sequncia de vasos arranjados em cascata (bateria)

A partir de 1910:

Aumento crescente do consumo da gasolina motores de combusto interna

Oferta proveniente da destilao separativa foi superada pela demanda

1912 O uso do craqueamento passou a ser corrente para obteno de gasolina

..... Craqueamentotrmico

leo cru

Nafta leve

Nafta pesada

Querosene

Querosene

PETRLEO Refino

Constitudo por:

Processos de separao:

Destilao atmosfrica limitada a 350 C (decomposio trmica do resduo)

Destilao vcuo (50 a 100 mmHg) necessidade de separao dos produtos menos volteis (leos lubrificantes, por exemplo) sem atingir condies de craqueamento trmico

Processos de converso:

Quebra de molculas:

Craqueamento decomposio das grandes molculas de hidrocarbonentos em molculas menores pela ao do calor (obsoleto) ou de catalisadores.

Reagrupamento de molculas

Reforma cataltica converso de hidrocarbonentos parafnicos hidrocarbonetos aromticos

Adio de molculas

Alquilao de isoparafinas com olefinas (ex: isobutano + 2-buteno trimetilpentano)

Gasolina comum tipo A (ANP):

Hidrocarbonetos aromticos: 57 % (mx, v/v)

Hidrocarbonetos olefnicos: 38 % (mx, v/v)

PETRLEO

Refino

c

OPERAES UNITRIAS DE TRANSFERNCIA DE MASSA

Separar ou remover um ou mais componentes de uma mistura (gs, lquido ou slido) pelo contato direto com uma outra fase

Contato entre fases: difuso do soluto

Fases em contato:

Gs-lquido (ou lquido-vapor)

Lquido-lquido

Slido-lquido

Gs-slido

Objetivo final: aps a separao das fases, uma tenha se enriquecido enquanto a outra tenha se empobrecido em um ou mais componentes de interesse

TIPOS DE PROCESSOS DE SEPARAO

Destilao

Contato lquido-vapor

Separar componentes de uma mistura lquida pela diferena de volatilidade entre eles Alimentao: vapor e/ou lquido

Agente de separao (energy-separating agent, ESA): calor

Exemplos: Destilao de solues hidroalcolicas

Destilao de petrleo

Destilao de hidrocarbonetos aromticos (benzeno/tolueno/xilenos)

Destilao extrativa e destilao azeotrpica: Agentes de separao: calor + MSA (mass-separating agent)

TIPOS DE PROCESSOS DE SEPARAO Absoro/esgotamento

Contato gs-lquido

Separao por adio de uma segunda fase

Absoro Alimentao: vapor

Agente de separao (Mass-separation agent, MAS): lquido

Um ou mais componentes de uma mistura gasosa so recuperados na fase lquida (dissoluo preferencial)

Transferncia de massa ocorre do gs para o lquido

Esgotamento Alimentao: lquido

Agente de separao: vapor

Transferncia de massa ocorre do lquido para o gs

Remover ou recuperar um ou mais componentes da mistura lquida (volatilizao)

Exemplos: Absoro de amnia do ar pelo contato direto com gua

Absoro de vapor de etanol dos gases de fermentao (CO2, principalmente) pelo contato direto com gua

Recuperao (esgotamento) do hexano da miscela leo-solvente com vapor dgua

TIPOS DE PROCESSOS DE SEPARAO Absoro/esgotamento

Exemplos: Esgotamento das correntes laterais de querosene, diesel e gasleo da coluna de

destilao de petrleo para remoo de compostos mais volteis (reciclo para a coluna).

TIPOS DE PROCESSOS DE SEPARAO

Extrao lquido-lquido

Solvente escolhido para extrair preferencialmente um ou mais componentes da alimentao. Alimentao: lquido

Agente de separao: solvente lquido imiscvel ou parcialmente miscvel

Exemplos: Extrao de cido actico de uma soluo aquosa com acetato de etila

Extrao de cidos graxos livres de leo vegetal com etanol hidratado

Extrao de biomolculas com solues aquosas bifsicas (PEG+sal)

Extrao slido-lquido

Solvente utilizado para extrair um ou mais componentes de um slido Alimentao: slido

Agente de separao: solvente lquido

Exemplos: Extrao de leos vegetais de sementes oleaginosas pelo contato com

solventes orgnicos

Extrao de caf solvel com gua quente

Extrao do acar do bagao da cana com gua quente

TIPOS DE PROCESSOS DE SEPARAO Secagem

Remoo de um lquido a partir de um slido por evaporao do lquido Alimentao: lquido ou slido mido

Agente de separao: calor + MSA (mass-separating agent)

Exemplos: Secagem de gros/sementes

Secagem de papel

Remoo de n-hexano da torta de extrao de leos vegetais

Adsoro

Remoo de componentes minoritrios em gases ou lquidos pelo contato com slido adsorvente (regenerado)

Baseada na habilidade de certos slidos em reter, em suas superfcies, compostos presentes em lquidos ou gases Alimentao: lquido ou vapor

Agente de separao: slido adsorvente (slica, carbono ativado, zelitas,...)

Exemplos: Remoo de orgnicos volteis de correntes gasosas

Remoo de limonina (amargor) presente em suco de laranja em carvo ativado

Remoo de corantes de solues aquosas

TIPOS DE OPERAO E CONTATO

Operao em batelada em um nico estgio

Exemplos: Extrao lquido-lquido duas fases misturadas

no vaso com agitao e ento separadas

Destilao de cachaa em alambique

Desacidificao fsica de leos vegetais


Operao em mltiplos estgios

Extrao lquido-lquido

Extrao slido-lquido


Operao em mltiplos estgios

Colunas de estgio e de recheio Destilao, absoro/esgotamento

1 Recheio2 Grade de suporte3 Coletores de lquido4 Tubo de alimentao5 Distribuidores de lquido

Prato de campnulas

Prato de vlvulas

Prato perfurado

PRATOS E RECHEIO

COLUNA DE ESTGIOS PRATOS DE CAMPNULAS Video no youtube:

http://www.youtube.com/watch?v=82KHGne2TOw

Clique aqui para executar o vdeo em formato MP4

Recheios aleatrios

Recheios estruturados

PRATOS E RECHEIO

COLUNA DE ESGOTAMENTO RECHEIO ESTRUTURADO

CONSISTNCIA DIMENSIONAL Equaes devem ser SEMPRE dimensionalmente consistentes

Termos somados, subtrados ou igualados devem ter a mesma dimenso: Grandeza bsica medida comprimento, tempo, temperatura, massa

e quantidade molar) e respectiva unidade

TRANSFORMAO DE UNIDADES Rastreada na resoluo de exerccios riscando as unidades que

so canceladas media que se prosseguem os clculos

Ensino aberto: tabela de converso de unidades

CONSISTNCIA DIMENSIONAL Exemplo: converso de frao mssica em frao molar para

uma mistura binria

1BAkmol

Akmol

BAkmol

Akmol xx

BAkmol

Bkmol x;

BAkmol

Akmol x

1BAkg

Akg

BAkg

Akg ww

BAkg

Bkg w;

BAkg

Akg w

B e A de molares fraes y,y

x,x

B e A de mssicas fraes w,w

BABA

BABA

BA

BA

BA

BAkmol

Akmol x

BAkg

Akg w

Bkmol

Bkg B de molar massa M

Akmol

Akg A de molar massa M

A?

A

B

A

CONSISTNCIA DIMENSIONAL Exemplo: converso de frao mssica em frao molar para

uma mistura binria

cdq

BAkg

BAkmol

M

w

M

w

BAkg

Akmol

M

w

BAkmol

Akmolx

BAkg

BAkmol

M

w

M

w

BAkg

Bkmol

M

w

BAkg

Akmol

M

w

BAkg

Bkmol

M

w

BAkg

Akmol

M

w

Akmol

Akg M

1

BAkg

Akg w

B

B

A

A

A

A

A

B

B

A

A

B

B

A

A

B

B

A

A

A

A

i i

i

i

i

i

M

w

M

w

x

Generalizando para misturas multicomponentes:

Aulas Intro Eq852 1s2014

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