operações unitárias

Trabalho Realizado por:André Rocha nº2

João Maia nº6Maria Inês Teixeira nº7

12ºP

Operações Unitárias

Operações Unitárias

São sequências de operações físicas

necessárias à viabilização económica de um

processo químico.

Em 1915, Arthur Little estabeleceu

o conceito de “operação unitária” segundo

o qual um processo químico seria dividido

numa série de etapas que podem incluir:

Transferência de massa, transporte de

sólidos e líquidos, destilação, filtração,

cristalização, etc…

Portanto:

Tipos de Operações Unitárias

As operações unitárias podem ser divididas em:

Mecânicas

Transferência de calor

Transferência de massa

As operações unitárias mecânicas são operações de transporte,

separação e armazenamento de fluidos.

Nas operações mecânicas pode haver separação de:

1. sólido-sólido

• Peneiração

• Separação Magnética

sólido-líquido:

Decantação

Flotação (borbulhamento de ar)

Floculação (sulfato de alumínio – aglutinação –

flocos)

Centrifugação

Filtração

líquido-líquido Decantação

Nas operações unitárias de transferência de calor

são as operações de troca térmica entre fluidos.

Nas operações de transferência de calor pode-se

realizar as seguintes operações:

Bombeamento de líquidos;

Mistura e agitação de líquidos

Nas operações de transferência de massa pode-se realizar as

seguintes operações:

• Aquecimento e resfriamento de fluido

• Evaporação

• Cristalização

Tipo de

mistura

Técnica de

separaçãoFinalidade

Misturas

heterogéneas

sólidas

PeneiraçãoSeparar grãos de tamanhos

diferentes

MagnetizaçãoSeparar um componente

magnetizável

SublimaçãoSeparar um componente de

sublima facilmente

Extração por solventeSeparar um componente solúvel

num solvente

Misturas

heterogéneas

líquidas

Decantação em funilSeparar líquidos com

densidades bastante diferentes

Misturas

heterogéneas

com sólidas e

líquidos

DecantaçãoSeparar um componente sólido

depositado

FiltraçãoSeparar um componente sólido

em suspensão

Centrifugação

Depositar componentes que

existem em suspensão para

posterior separação

Misturas

homogéneas

formadas por

sólidos ou

líquidos

dissolvidos em

líquidos

CristalizaçãoObter cristais de um sólido que

estava dissolvido

Ebulição do solventeObter sólido que estava

dissolvido, não cristalizado

Cromatografia Separar corantes

Destilação simples

Separar um líquido de um

sólido dissolvido~

Separar líquidos com pontos

de ebulição bastante

diferentes

Destilação fracionadaSeparar líquidos com pontos de

ebulição diferentes

Processos a abordar

Destilação Centrifugação

Magnetização

Destilação

A destilação é uma técnica de separação de

componentes de misturas homogéneas e que permite

a recuperação de todos os componentes, ou seja, do

soluto e do solvente.

Esta técnica baseia-se no facto de os vários

componentes das misturas terem pontos de ebulição

diferentes, ou seja, não fervem todos à mesma

temperatura. 

A destilação pode ser dividida em:

Destilação simples Destilação fraccionada

Destilação a pressão reduzidaDestilação por arrastamento de vapor

Destilação simples

O processo de destilação assenta num fenómeno de

ebulição seguido de uma condensação.

Numa destilação simples, os vapores provenientes da

mistura líquida são canalizados diretamente para o

condensador.

A destilação simples é muito usada quando um

dos componentes da mistura líquida não é volátil

Esquema de uma destilação simples

Destilação Fracionada

Os vapores provenientes da mistura líquida em ebulição são

obrigados a percorrer uma coluna de fraccionamento antes de

serem encaminhados para o condensador.

Função da coluna de fracionamento

Aumentar o número de vezes que o destilado vaporiza e condensa, fazendo com que a separação se dê de uma forma eficaz.

Os componentes da mistura mais voláteis atingem em primeiro

lugar a secção mais alta da coluna de fracionamento e por isso são

os constituintes predominantes nas primeiras fracções de

destilado recolhido.

Seguem-se os componentes menos voláteis.

Esquema de uma destilação fracionada

Destilação a pressão reduzidaPara destilar misturas de substâncias, cujos pontos de

ebulição são muito elevados ou que se decompõem a

temperaturas abaixo dos seus pontos de ebulição, utiliza-se a

destilação a baixa pressão.

Utiliza-se por isso uma bomba de vácuo.

Esquema de uma destilação a pressão

reduzida

Destilação por arrastamento de vapor

Alguns líquidos orgânicos que são efetivamente imiscíveis com

água podem ser purificados usando a técnica de destilação com

arrastamento de vapor.

O composto orgânico será arrastado pelo fluxo de vapor de

água e, sendo imiscível, na fase aquosa, pode ser facilmente

separada.

A vantagem principal deste processo é que a temperatura de

destilação nunca ultrapassa os 100ºC.

Esquema de uma destilação por

arrastamento de vapor

Destilação na industria

Na industria também se pode ver a

utilização da destilação, por exemplo na

Petrogal.

A Petrogal utiliza a destilação fracionada

para separar os diversos componentes do

petróleo.

Os derivados do petróleo são hidrocarbonetos sendo os mais

leves formados por pequenas moléculas de Carbono e os mais

pesados contendo até 70 átomos de como, por exemplo, o

asfalto.

A destilação acontece justamente por essa diferença de

tamanho das moléculas, quanto menor a molécula de

hidrocarboneto, menor é a sua densidade e temperatura de

evaporação.

Componente a que deu origem o petróleo

tem as seguintes funções:

Gás de petróleo: dá origem ao gás de cozinha.

Gasolina: usada como combustível de motores de automóveis.·

Querosene: combustível próprio para aviões.

Diesel: é o combustível de autocarros, camiões e tratores.

Lubrificante: aplicado em máquinas e peças para aumentar a

vida útil desses equipamentos.

Óleo: também chamado de óleo combustível, é ele o responsável

pela movimentação de navios.

Asfalto: este é o último produto a ser fracionado, e apresenta

aspecto denso, é usado na pavimentação de ruas e estradas.

Ponto de

ebulição em ºC

Quantidade de

carbonos

Produto

20 ºC

120ºC

170 ºC

270 ºC

340 ºC

500 ºC

600ºC

1 a 4 Carbonos

5 a 10 Carbonos

10 a 16

Carbonos

14 a 20

Carbonos

20 a 50

Carbonos

20 a 70

Carbonos

Acima de 70

Carbonos

Gás

Gasolina

Querosene

Diesel

Lubrificante

Óleo

Asfalto

Destilação fracionada do petróleo

Centrifugação

A centrifugação é uma operação unitária para a separação

de duas fases duma mistura por ação da força contrífuga a que

fica sujeita devido ao movimento de rotação.

A centrifugação é usada para separar sólidos em suspensão

num líquido, constituintes de misturas coloidais e constituintes

imiscíveis

Na industria

separação da nata do leite

na clarificação de lacas

na concentração de látex

No laboratóri

odeterminação do peso e do volume

de partículas coloidais

acelerar a filtrações

determinação de pesos

moleculares

separação de isótopos.

Em casaMáquina de lavar roupa, pois no final de um

programa de lavagem existe um programa de

centrifugação que provoca um movimento de

rotação acelerado no tambor permitindo assim a

separação da água em excesso da roupa.

Mag

neti

sm

o

A magnetização é usada quando um dos

componentes da mistura é um material magnético.

Com um imane ou electroímanes, o material é retirado.

Exemplo: limalha de ferro + enxofre; areia + ferro

“separação magnética” mais para aquelas

aplicações em que se deseja retirar um rejeito magnético e em

que o fluxo não magnético é o produto de interesse

“concentração magnética” tende a ser mais

empregado para aquelas aplicações em que o produto útil é

constituído pelo fluxo contendo os minerais atraídos pela ação do

campo magnético aplicado.

Tipos de separadores magnéticos

LIMS – Separadores magnéticos de baixa intensidade

em meio seco e húmido

Os separadores magnéticos de baixa intensidade, LIMS, são

projetados para recuperar materiais ferromagnéticos. Os

separadores encontram-se disponíveis em desenhos e tamanhos

que fornecem soluções para todas as aplicações.

HGMS – separadores magnéticos de elevado gradiente 

Os separadores magnéticos de elevado gradiente disponíveis em

projeto cíclico com diâmetros do recipiente para processos

variando de 220 mm a 3050 mm e num projeto contínuo com

diâmetros matrixringmean de 1200 mm, 1850 mm, 2500 m e

3500 mm.sivo que possui comprovados registos da mais alta

eficiência

Magnetização na industria

A LIPOR usa a técnica de separação magnética para separar

metais que possam ir juntamente com o lixo que eles recolhem.

Durante o processo de separação e tratamento do lixo existe um

que se chama zona de crivo onde o separador magnético capta os

materiais ferrosos e encaminha-os para um outro transportador que

permite realizar-se uma triagem frontal no final do tapete. Esta

triagem tem como objetivo eliminar alguns rejeitados que ainda

possam aparecer no fluxo dos materiais ferrosos. O fluxo dos

materiais ferrosos separados cai numa tremonha que alimenta uma

prensa de ferrosos.

Processos de separação da LIPOR

Fim