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 Processo de Produção Química,[object Object],1º. Sem./2011,[object Object],Engenharias,[object Object]
2,[object Object],Processo Químico,[object Object],Na Aula Anterior ...,[object Object],[object Object]
Estequiometria Industrial e Cálculos de Rendimentos das Reações
 Exercícios de aplicação
 Produção de Fertilizantes Fosfatados,[object Object]
4,[object Object],Processos Químicos,[object Object],Introdução,[object Object]
5,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Modo Operacional,[object Object],Classificação em relação ao modo operacional:,[object Object],Processo Contínuo – um processo no qual a massa dealimentação e os produtos fluem continuamente enquanto dura o processo.,[object Object],Processo Descontínuo (Batelada) - um processo no qual a massa não é adicionada nem removida do processo durante a sua operação,[object Object],Processo Semi-contínuo (ou semi-descontínuo) - um processo no qual há entrada de massa, mas o produto não é removido durante a operação ou não havendo entrada de massa e só remoção do produto.,[object Object],5,[object Object]
Processos - Classificação,[object Object],Contínuo,[object Object],Modo de Operação,[object Object],6,[object Object]
Processos - Classificação,[object Object],Descontínuo,[object Object],(batelada),[object Object],Modo de Operação,[object Object]
Processos - Classificação,[object Object],Semi-contínuo,[object Object],Modo de Operação,[object Object]
9,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Modo Operacional,[object Object],Principais Características – Quadro Comparativo:,[object Object],9,[object Object]
10,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Variação com o tempo,[object Object],Classificação em relação a variação com o tempo:,[object Object],Processos em regime permanente (ou estado estacionário) - operação de um processo no qual todas as condições “do sistema” (por ex.:, temperatura, pressão, quantidade de massa, vazões, etc) são mantidas constantes como tempo,[object Object],Processo em regime não permanente (ou estado transiente) - operação de um processo no qual uma ou mais das condições “do sistema” (por ex.:,temperatura, pressão, quantidade de massa, vazões, etc) variam com o tempo,[object Object],10,[object Object]
11,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Exemplo,[object Object],Perguntas:,[object Object], Os processos contínuos podem ser transientes (não permanentes), estacionários (permanentes) ou ambos ?,[object Object], Os processos descontínuos (batelada) e semi-contínuos (ou semi-descontínuos) podem ser transientes (não permanentes), estacionários (permanentes) ou ambos ?,[object Object],11,[object Object]
12,[object Object],Exemplo 1,[object Object],Sistema: Parede interna e externa do Forno,[object Object],Resposta: Os processos contínuos podem ocorrer tanto em estado transiente como estacionário.,[object Object],Dentro do forno a temperatura é constante,[object Object],Já do lado externo a temperatura esta variando,[object Object],12,[object Object]
13,[object Object],Exemplo 2,[object Object],Sistema: Reator em operação cheio com válvulas de entrada e saída,[object Object],2. Resposta: Os processos descontínuos (batelada) e semi-contínuos são transientes, já que há alterações das variáveis ao longo do tempo.,[object Object],Se válvulas fechadas,[object Object],“descontínuo”,[object Object],t = 0,[object Object],C0,[object Object],P0,[object Object],T0,[object Object],V0,[object Object],t = 1,[object Object],C1,[object Object],P1,[object Object],T1,[object Object],V1,[object Object],Se uma das válvulas abertas,[object Object],“semi-contínuo”,[object Object],13,[object Object]
14,[object Object],ÁC. NITRICO 98%,[object Object],MISTURAÇÃO,[object Object],ÁC. SULFÚRICO 98%,[object Object],CELULOSE PURIFICADA,[object Object],ÁCIDO RESIDUAL,[object Object],MISTURA SULFONÍTRICA,[object Object],NITRAÇÃO,[object Object],FERVIMENTO,[object Object],CENTRIFUGA,[object Object],NITROCELULOSE,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Nitrocelulose,[object Object],mistura de 3 para 1,[object Object],H2SO4 : HNO3,[object Object],2 HNO3 + C6H10O5 -> C6H8(NO2)2O5 + 2 H2O ,[object Object]
15,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Nitrocelulose,[object Object],Mercado: Ind. de Tintas e Vernizes (automotiva),[object Object],Mercado cativo: Fabricação de munição e explosivos (Governo Federal),[object Object]
16,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Glicerina,[object Object]
17,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Nitroglicerina,[object Object]
18,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Trinitrotolueno,[object Object],O Trinitrotolueno (TNT) é um explosivo. Possui coloração amarelo pálido e sofre fusão a 81°C. Faz parte de várias misturas explosivas, como, por exemplo, o amatol, uma mistura de TNT com nitrato de amônia.,[object Object],É preparado pela nitração do tolueno (C6H5CH3), tendo a fórmula química C6H2CH3(NO2)3.,[object Object],CH3,[object Object]
19,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Planta de Nitração,[object Object],Nos processos de nitração empregam-se reatores fechados com controle de temperatura eficientes, providos de agitação e coluna de refluxo. Os reatores, conhecidos como nitradores, são de materiais resistentes a ácidos (aço inox) com capacidade que pode variar de 100 a 6.000 litros, dependendo do processo. Para reatores menores, entre 100 e 400 litros, utilizam sistema por camisa externa e os de maior capacidade, acima de 500 litros, utilizam sistemas de serpentina interna para aquecimento e/ou refrigeração.,[object Object],São utilizados agitadores dos tipos palheta, palheta dobrada, hélice, turbina e de circulação por túnel exterior.,[object Object]
20,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Planta de Nitração,[object Object]
21,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Planta de Nitração,[object Object]
22,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Reator Nitração,[object Object]
23,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Reator Nitração,[object Object]
24,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Nitrobenzeno,[object Object],Nitro benzeno é obtido industrialmente pela nitração direta do benzeno utilizando ácido nítrico diluído ou mistura sulfonítrica como agente de nitração. Entre os processos que utilizam destas nitrações citam-se: AlliedChemical, American Cyanamid, DuPont, Monsanto, BASF e Bayer ,[object Object]
25,[object Object],Processos - Classificação,[object Object],Nitrobenzeno,[object Object],Aproximadamente 98% do nitrobenzeno é consumido na produção de anilina. Aplicações mais especializadas incluem química da borracha, pesticidas, corantes, e fármacos. Nitrobenzeno é também usado em polidores de sapatos e pisos, roupas de couro, solventes para tintas, e outros materiais para mascarar odores desagradáveis,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Introdução,[object Object],[object Object]
O reator é o principal equipamento  fase principal do processo“A cinética química e o projeto de reatores estão no coração de quase todos os produtos químicos Industriais”  (Fogler),[object Object],Matérias Primas,[object Object],Eficiência do processo:,[object Object],[object Object]
 conversão
 seletividade, etcProdutos,[object Object],Reator,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Introdução,[object Object],O que são reatores químicos ?,[object Object],Reator é um tanque no qual pode ser aberto para realizar misturas ou fechado para suportar reação e pressão gerada durante o processo de fabricação de um determinado produto.,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Introdução,[object Object],O que diferencia os vasos de pressão dos Reatores?,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Introdução,[object Object],[object Object]
Reator
Dispositivos de agitação (radial, tangencial, longitudinal)
Dispositivos de aquecimento/resfriamento
Geometria, Tipo de Materiais e Modo Operacional,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Introdução,[object Object],2 + 2 = 4,[object Object],Reatores Ideais,[object Object],Reatores Não Ideais,[object Object],???,[object Object],[object Object]
 Reatores Não Ideais são aqueles para os quais é necessário um tratamento matemático específico em função de peculiaridades de reação e/ou reator.31,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Materiais Construção,[object Object],Quanto ao tipo de material de construção,[object Object],[object Object]
Aço Carbono revestido (anti-corrosivos)
Aço inoxidável
Titânio
Polipropileno
Resinas reforçadas com fibras de vidroQual escolher ?,[object Object],“Vai depender das condições operacionais e características físico-químicas dos reagentes e produtos do processo”,[object Object],32,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Materiais Construção,[object Object],Corrosão,[object Object],[object Object]
A corrosão é a tendência natural de um metal p/ retornar a forma + estávelIncompatibilidade,[object Object],[object Object]
Ex.: Ácido Nítrico é o único ácido inorgânico que pode ser utilizado com aço inox (min.10,5% cromo)
É incompatível com metais a base alumínio e cobre33,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Classificação,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Classificação,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Classificação,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Classificação,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Classificação - Resumo,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Descontínuo,[object Object],Modo de Operação,[object Object],[object Object]
 Reação termina quando atinge o grau de conversão
 Operação em regime transiente
 Composição química da carga varia durante a reação (estabiliza no final)
 Produção de especialidades químicas (grande variedade x quantidades pequenas)
 Reatores de Mistura ou tipo Tanque Agitado (aberto ou fechado)
 Ex.: corantes, sais, defensivos, fármacos, sabões, etc,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Reator Batelada,[object Object],Características:,[object Object],[object Object]
Reagentes são introduzidos no reator de uma só vez (abertura no topo).
Em seguida são misturados e reagem entre si.
Após algum tempo, os produtos obtidos também são descarregados de uma só vez.
Nesse tipo de reator, as variáveis como temperatura e concentração não variam com a posição dentro do reator, mas variam com o tempo.
Em inglês é conhecido como Batch Reactor. Aplicações: ,[object Object],[object Object],41,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Reator Batelada,[object Object],Tanque Agitado (fechado),[object Object],Tanque Agitado (aberto),[object Object],42,[object Object]
Reatores Químicos,[object Object],Semi-contínuo,[object Object],Modo de Operação,[object Object],[object Object]
 Adição de um reagente ou inerte ou purga de produtos
 Aplicado aos sistemas complexos
 Carga adicionada parcialmente (a intervalos determinados) ou produto resultante é extraído durante processo (fim reação)
 Aplicado a processos altamente exotérmicos (carregamento gradual para não perder o controle da temperatura)
 Reatores de Mistura ou tipo Tanque Agitados Fechados c/ coluna, condensador e separador, ex.: obtenção de ésteres plastificantes e resinas (esterificação),[object Object]
 Produtos retirados continuamente
 Operação em regime estacionário  composição constante no mesmo ponto (fora partida e término)
 Aplica-se  a processos em grande escala, ex.: fabricação de intermediários (formol, anidridos, alcoóis petroquímicos, ácidos, amônia, acetona, metanol, etc)
 (1) Tipo Tanque Agitado (fechado ou aberto) - CSTR

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