OP Envolvendo Transferencia de Massa 2-2012

7/29/2019 OP Envolvendo Transferencia de Massa 2-2012

1/70

Universidade Federal do Tocantins

Operaes Unitriasenvolvendo

Transferncia deMassa

Prof Anne Cardoso Neves

Janeiro de 2013


2/70

1. Introduo

Processos

matrias-primas correntes

processamento complementar

separao

purificao

contato entre fases

transferncia de componentes

produtos


3/70

CO2 removido da mistura

com ar

FABRICAODO GELO

SECO

dissolve o gs e no o ar

contato entre o gs e um lquido

aquecimento da soluo

1. Introduo

CO2 puro

dietanolamina


4/70

1. Introduo

Processo de

Separao

operaes

unitrias

separao doscomponentes

transfernciade massa

separao dasfases

filtrao


5/70

2. Operaes de Transferncia de Massa

duas fases de composiesdiferentes

transferncia decomponentes de uma para

outra

BaseFsica


6/70

duas fases em contato

no h mais transferncia decomponentes

intervalo de tempo


Equilbrio


7/70

duas fases parcialmente

miscveis

ainda existem duas fases aseparar

condies apropriadas


Equilbrio

contato e separao repetida

separao quase completa

equipamento

multiestgio

composies em equilbrio


8/70


equipamento multiestgio


9/70


equipamento multiestgio

lquido orgnico proveniente de cascas de carvalho(Furfural)

dissolve indesejveis em leo lubrificante

Furfural injetado no topo da coluna

sai pela base com indesejveis

leo lubrificante purificado sai pelo topo


10/70


2.1. Processos de Separao

problema separao

misturahomognea

diferenas depropriedades

qumicas efsicas

maiordiferena

separaomais fcil eeconmica


11/70


2.1. Processos de Separao

engenheirodiversosfatores

escolha doprocesso

separativo

separaomais fcil eeconmica

EnergiaCustoMateriais de processo e de construo Integrao das etapas no processo


12/70


2.2. Destilao

Operao unitria

fracionamento ou destilao fracionada

processo de separao

mais usado na indstria qumica

baseada em diferenas de volatilidade


13/70


2.2. Destilao

fasevapor

faselquida

transferncia de massa

mesmos componentes quantidades relativas diferentes

Ponto de orvalho

Ponto de bolha

vaporiza

cond

ensa


14/70


2.2. Destilao

fasevapor

faselquida

concentraomais voltil

concentrao

menos voltil

EFEITO FINAL


15/70

vaporizao econdensao

efeitos trmicos

envolvem calores latentes

clculos de destilao


2.2. Destilao


16/70


2.2. Destilao

Soluoideal

soluo de benzeno e tolueno volatilidade relacionada a pressode vapor dos componentes puros

Soluono-idealmistura de etanol e gua no existe relao simples


17/70


2.2. Destilao

Vantagem sem adio de substncia paraque ocorra separao

Desvantagem grandes quantidades de energia


18/70


2.2. Destilao

fabricao do ao

foguetes

aplicaes mdicas

produzido pela destilao do ar

previamente liquefeito

OXIGNIO PURO


19/70


2.2. Destilao

Produo de oxignio puro por destilao fracionada


20/70


2.2. Destilao

separado em diversas fraes( gases leves, nafta, gasolina,querosene, leos combustveis,

leos lubrificantes e asfalto)

grandes colunas de destilao

fraes processadas em produtosacabados

utilizando a destilao

PETRLEO CRU


21/70


2.2. Destilao PETRLEO CRU

d f d


22/70


2.2. Destilao

d f d


23/70


2.2. Destilao

Plataforma de extrao de petrleo


24/70

Plataforma de extrao de petrleo

2 O d T f i d M


25/70


2.2. Destilao

Refinaria de petrleo

2 O d T f i d M


26/70


2.3. Absoro e Dessoro de Gs

Absorotransferncia de componente

solvel de fase gasosa paraabsorvente lquido no-voltil

2 O d T f i d M


27/70



Dessoro remoo de componente delquido por contato com fase

gasosa

2 O d T f i d M


28/70


2.3.1. Absoro de Gs

Absoro

absorvente lquido no sevaporiza

gs contm apenas um

constituinte solvel

absorvente lquido sevaporiza

gs contm vrios

constituintes solveis

simples

complexa

2 O d T f i d M


29/70


amnia solvel na gua ar quase insolvel

gua no vaporiza a Tamb

NH3ar

H2O(l)

contato gscom lquido

Tamb

NH3H2O(l)

Transfernciade massa

NH3(g) NH3(l)

amnia na gua emequilbrio com gasosa

encerra transferncia de

massa

NH3ar

2.3.1. Absoro de Gs

2 O d T f i d M


30/70


NH3ar

H2O(l) abaixo do Ponto de bolha

muito acima do Ponto de orvalho

2.3.1. Absoro de Gs

2 O d T f i d M


31/70


Absoro Destilao

absorvente liquido abaixo doPonto de bolha

absorvente liquido no Ponto debolha

fase gasosa muito acima doPonto de orvalho

fase gasosa no Ponto de orvalho

fases no contm mesmos

componentes

fases contm mesmos

componentes

calor de soluo do gsabsorvido

calores de vaporizao econdensao

2 O d T f i d M


32/70


Absoro adio de componente ao sistema

remoo do soluto do absorvente

Absorventelquido

destilao ou dessoro

2.3.1. Absoro de Gs

2 Operaes de Transferncia de Massa


33/70


2.3.2. Dessoro de Gs

Dessoro ouExtrao

oposta absoro

gs solvel transferido do

lquido para fase gasosa

concentrao no lquidomaior que de equilbriocom gs



34/70


NH3

H2O(l)

ar

borbulhar ar

NH3H

2O

(l)

Transfernciade massa

NH3(l) NH3(g)

NH3

ar

2.3.2. Dessoro de Gs

amnia na gua em equilbrio com gasosa

encerra transferncia de massa



35/70



indstria

equipamentos avrios estgios

equipamento acontato contnuo



36/70



Produo de cidoclordrico

absoro de cloreto dehidrognio em gua

Fermentao aerbiade lodo de esgoto

absoro de ar

Carbonatao debebidas refrigerantes

absoro de dixido decarbono

dessoro ao abrir a garrafa

e presso reduzida



37/70



Vista de borbulhadordesmontado

gs sai e dispersadono lquido

gs entra

lquido cobre

fendas



38/70



Prato com borbulhadores afluxo cruzado

Fluxo de

lquido

Fluxo degs

Borbulhadores dispersam

gs no lquido

Prato

superior



39/70



Prato com borbulhadores afluxo cruzado



40/70



Fluxo delquido

Fluxo de

gs

Bandejas com pratoperfurado

Gs dispersa-se no lquido pelapassagem atravs dos orifcios

no prato

Prato

superior



41/70


2.4. Extrao lquido-lquido

misturalquida solvente

componente solvel no solvente soluto

componente insolvel no solvente inerte

Transferncia

de massa

extrato

refinado

soluto

Extrao por solvente



42/70



soluohomognea solventeinsolvelextrato

refinado

soluto

soluto se difunde nosolvente at o equilbrio

encerra transferncia de

massaTransferncia de massa



43/70



terisoproplicoextrato

refinado

soluoaquosa

cidoactico

gua muito poucosolvel no terTransferncia de massa



44/70



Remoo de impurezas de leo lubrificante

Separao de nibio do tntalo

Produo de cido fosfrico concentrado



45/70



Produo de cido fosfrico concentrado



46/70



Sada de lquidoleve

Sada delquido leve

Entradade

lquidoleve

Entradadelquido

leve

Sada de lquido

pesado

Sada de lquido

pesado

Entradade

lquido

pesado

Entradade

lquidopesado

Colunas de bandejasperfuradas

(a) Fase leve: dispersa(b) Fase pesada: dispersa



47/70


2.4. Extrao lquido-lquido Colunas de bandejasperfuradas



48/70


2.5. Extrao slido-lquido

Lixiviao ou Lavagem

solvente

componente desejado solvel

restante do slido insolvel

solvente

+solutoslido

Transferncia de massa

soluto



49/70



Fabricao de caf solvel recuperar caf solvel da

borra



50/70



Extrao de leo de soja hexano como solvente



51/70



Recuperao de urnio de minrios extrao comcido sulfrico



52/70


2.6. Adsoro

processo de separao

baseado na velocidade de transferncia de massa

na presena ou no de reao qumica



53/70


2.6. Adsoro

constituinte adsorvido deve ser removido da fase slida

transferncia de constituinte de um fluido parasuperfcie de fase slida

fluido

adsorvente

gs ou lquido

slido mantm soluto na sua superfcie ao de foras fsicas



54/70


2.6. Adsoro

fenmeno superficial

molculas da fase fluida so retidas na superfcie

do slido (adsorvente) formando camada

por foras de Van der Waals

importante: grande rea superficial externa e internaassociada sua estrutura porosa



55/70

capacidade deadsoro

tipo e tamanho dos poros sua distribuio natureza da superfcie do adsorvente


2.6. Adsoro

- Macroporos: > 50 nm

- Mesoporos: 2 < < 50 nm- Microporos: < 2 nm

IUPAC (1982) classificados em funo do dimetro



56/70


2.6. Adsoro

Classificao do tamanho do poro de acordo com a IUPAC

Unio Internacional de Qumica Pura e Aplicada.



57/70


2.6. Adsoro

Esquema com 2 colunas de leito fixo para saturao/regenerao



58/70

Instalao industrial com colunas de carvo ativado.


2.6. Adsoro



59/70


2.6. Adsoro

adsorventes

mais comuns(indstria)

carvo

ativado

peneirasmoleculares

slica-gel

aluminaativada

amorfos

estruturacristalina



60/70

. Operaes de Transferncia de Massa

2.6. Adsoro

objetivos

purificao

separao de componentes deuma mistura

tratamento de efluentes lquidosou gasosos

anlises cromatogrficas



61/70

p

2.6. Adsoro

Adsoro de vapores orgnicos pelo carvo

slido mantm soluto na sua superfcie ao de foras fsicas

carvo Transfernciade massa

vaporesorgnicos

carvo



62/70

p

2.6. Adsoro

leito mvel de adsorvente

leito fixo de adsorvente



63/70

p

2.6. Adsoro

Peneiras moleculares adsorventes sintticos

separao

polaridade saturao deligaes carbnicas

dimensesmoleculares



64/70

p

2.6. Adsoro

Peneiras moleculares

guamolculas pequenas polares

preferencialmente adsorvidas

secagem de gases e lquidos



65/70

p

2.6. Adsoro

Peneiras moleculares

Refinarias de petrleo

separar parafinas dehidrocarbonetos

manufatura de detergentes

biodegradveis



66/70

p

2.6. Adsoro

Processos separativossimilares

Troca inica

Clatratao



67/70

2.6. Adsoro

p

Troca inica

soluto retido por reao qumica com resina slida

trocadora de ons

Produo de gua ultrapura

Recuperao de antibiticos de mostos fermentados

Separao de terras raras



68/70

2.6. Adsoro

p

Clatratao

fenmeno fsico baseado na forma das molculas

Separao de paraxileno do metaxilenocaptura num clatrato propriedades quase idnticas

clatrato slido atrai e retm molculas com forma particular



69/70

p

2.6. Adsoro

Cromatografia

separa vrios solutos adsorvveis por meio de um leito

fixo adsorvente

parte do soluto dessorvida e arrastada com o solvente

anlise qumica de pequenas amostras separao das terras raras



70/70

p

2.7. Separao por membrana

transferncia de massa atravs de uma delgadamembrana plstica

tamanho molecular

gradiente de concentrao

separao de hidrxido de sdio de soluo aquosa comhemicelulose (raiom viscose)

recuperao de cido sulfrico nos rejeitos das refinariasde cobre

OP Envolvendo Transferencia de Massa 2-2012

Documents

Transcript of OP Envolvendo Transferencia de Massa 2-2012