operações unitárias
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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