2-Processos químicos de separação_2015
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Unidades de Operação da Indústria Química PROCESSOS QUIMICOS DE SEPARAÇÃO Prof. Iara Santos Industria Química Matéria Prima Converte Produtos Úteis à Humanidade Celulose (madeira) em Papel Argila e Areia em Porcelanas e Vidros Óleo em Sabão em barra Cana em Álcool Petróleo em Nafta, Combustíveis, Lubrificantes, Asfalto, ... Nafta em Hidrocarbonetos, Solventes, .... Hidrocarbonetos em Plásticos, Espumas, Borrachas, Resinas, ... ............................................ Segmento da Industria Petroquímica Refinarias Centrais de Matérias Primas Matéria Prima Petroquímicos Básicos Petróleo ou Natural Gás Etileno, Benzeno, Tolueno, p-xileno, ...... Segunda Geração Indústria de Transformação Produtos Intermediários Estireno para borrachas, Polietileno, PVC ...... Industria do Petróleo Em uma Refinaria Nafta vai para a Petroquímica Produtos Úteis à Humanidade Matéria Prima PRINCÍPIO DA DESTILAÇÃO As primeiras descrições sobre o uso da destilação são do tempo de Cleópatra (150 A.C.). Quando uma solução é vaporizada parcialmente, a composição do vapor fica concentrada nos mais leves, enquanto que a fase líquida fica concentrada nos mais pesados. A partir deste principio é possível separar compostos utilizando vaporizações e condensações sucessivas. O primeiro processo industrial usando a destilação foi para a produção de bebidas alcoólicas (século XI). PROCESSOS DE SEPARAÇÃO Os diferentes processos de separação são: Separação Líquido-Vapor – Neste processo uma corrente é separada nas fases líquidos e vapor de composições diferentes, sendo cada uma removida individualmente. Destilação –Separa os produtos por seus diferentes pontos de ebulição em repetidas vaporizações e condensações. Extração –Dois líquidos imiscíveis são misturados e as substâncias que os compõem se distribuirão diferentemente entre eles. Cristalização – Uma fase sólida é formada por cristalização parcial de um líquido, resultando duas fases separáveis com diferentes composições. PROCESSOS DE SEPARAÇÃO Qual o Agente Separador da Destilação ? Agente Separador (matéria ou energia) Carga (uma ou mais) Produtos SEPARADOR Produtos COMPOSIÇÕES DIFERENTES Destilação A destilação ainda é a mais comum das técnicas de separação. Pode contribuir com mais de 50% dos custos operacionais de uma planta pela necessidade de resfriamento e aquecimento, apesar de ainda ser o processo mais econômico de separação Fica evidente a necessidade de uma operação otimizada para ser lucrativa Para atingir estas melhorias é necessário além de um perfeito entendimento dos princípios teóricos da destilação, de uma perfeita integração da equipe de produção, atingindo-se o máximo lucro no sentido amplo, seja financeiramente para a empresa, como de satisfação e realização dos profissionais envolvidos no processo. Motivação A destilação é um processo muito antigo, e permanece como sendo o melhor e mais barato meio de separar compostos de uma mistura, exceto: Quando a diferença de volatilidade entre os compostos é pequena Quando se deseja recuperar apenas uma pequena quantidade do componente mais volátil Quando o composto é termicamente instável, mesmo à vácuo Quando a mistura é corrosiva ou se polimeriza (sujeiras) A destilação usa como princípio básico o equilíbrio de fases PROCESSOS DE SEPARAÇÃO PROCESSOS DE SEPARAÇÃO POR EQUILÍBRIO NOME CARGA AGENTE PRODUTOS PRINCÍPIOS EXEMPLOS Líquido e Diferença em Concentração de suco de Evaporação Líquido Calor Vapor votatilidades fruta Flash Redução de Líquido e Diferença em Dessalinização de água do Líquido adiabático pressão Vapor votatilidades mar Líquido e Líquido e ou Diferença em Destilação Calor Estabilizadora de gasolina ou Vapor Vapor votatilidades Vapor ou Gás Líquido e Diferença em Remoção de leves de Arraste Líquido não condensável Vapor votatilidades produtos laterais Recuperação de hidroc. Líquido e Absorção Gás Líquido não volátil Solubilidade Leves em unidades de Vapor craqueamento Diferença em Extração de aromáticos Extração Líquido Líquido imiscível Dois líquidos solubilidade com furfural Cristalização Adsorção Líquido Remoção ou adição de calor Gás ou Sólido adsorvente Líquido Líquido e ou Vapor e sólidos Fluido e Sólido Difernça de tendências à cristalização e Remoção de parafinas de participação em óleos lubrificados estrutura cristalina Diferença de potencial Adsorção de N - parafinas de adsorção PROCESSOS DE SEPARAÇÃO MECÂNICA PROCESSOS DE SEPARAÇÃO MECÂNICA NOME CARGA AGENTE PRODUTOS Filtração Líquido e Sólido Pressão e meio filtrante Líquido e Sólido Demister Gás e Sólido ou Redução de Líquido pressão e peneira Gás e Sólido ou Líquido Líquido e Sólido Líquido e Sólido ou Sedimentação ou outro Líquido Gravidade Líquido imiscível Líquido e Sólido Líquido e Sólido ou Centrifugação ou Líquido Força centrífuga Líquido imiscível imiscível Ciclone Gás e Sólido ou Líquido Inércia Gás e Sólido ou Líquido PRINCÍPIOS Tamanho de Sólido maior que tamanho do poro Mesmo EXEMPLOS Filtragem de Díesel Remoção de condensado de cargas para compressores Diferença de densidades Diferença de densidades Diferença de densidades Separação de catalizadores de corrente gasosa em FCC. Detalhamento Destilação Flash Adsorção Carvão ativado _ adsorvente Corrente gasosa Ciclones Absorção e dessorção na reforma a vapor CO + H2O v -> CO2 + H2 ( reação de reforma) CO2 + DEA + H2O ->HCO3- + DEA+_ Corrente CO2 + DEA Sedimentador
