Despoeiramento e separação sólido-gás

Curso Profissional de Química:
. Técnico de Laboratório
. Técnico Fabril
Disciplina:
. Tecnologia Química, 1º ano
. Módulo 3
1
Prof: Fernando Sayal

2
DESPOEIRAMENTO
CICLONE
FILTRO DE MANGAS
PRECIPITADOR ELECTROSTÁTICO
LAVADOR DE GASES
Separação Sólido-Gás

Um problema sério em muitas indústrias que lidam com
material particulado em correntes gasosas, como
numa siderurgia, são as emissões desses gases para a
atmosfera e a consequente emissão de partículas.
A filtragem e o despoeiramento permitem a captação de
poeiras e partículas no local de
emissão, contribuindo para um melhor ambiente
interno e externo, de acordo com as normas
ambientais, e com eventual aproveitamento do
material retido
Introdução
3

4
A necessidade do despoeiramento
http://pt.scribd.com/doc/33664218/Engenharia-de-Processos-
Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

5

6 http://pt.scribd.com/doc/33664218/Engenharia-de-Processos-

Uma das fontes de emissão de poluentes (Siderurgia)
• Preparação de matéria prima;
• Queima do gás de alto-forno;
• Peneiramento e transferência por correia;
• Movimentação de veículos em vias não pavimentadas;
• Processamento de escória;
• Vazamento do gusa;
• Carregamento do alto forno (topo).

Como material particulado:
Ferro, sílica, óxidos metálicos.
Como gases:
Monóxido de carbono, dióxido de enxofre, gás
sulfídrico, formaldeído, amónia, hidrocarbonetos, fl
uoretos,...
Características das Emissões (Siderurgia)
8

A separação de partículas sólidas de misturas gasosas é feita
por processos que têm como objectivos a:
 limpeza de gases;
 diminuição da poluição;
 segurança do processo;
 recuperação de material arrastado.
recorrendo a um ou a dois equipamentos:
ciclone
filtro de manga
saparador electrostático
lavador de gases
9

10
Ciclone

• Os ciclones estão entre os antigos tipos de
equipamentos da indústria de material particulado.
• São usados em diferentes processos industriais, como
processos físicos de separação, como separador gás-
sólido, a sua estrutura é simples e possui baixo custo
de operação.
• Os ciclones podem ser adoptados para operar em
condições extremas, como altas pressões, altas
temperaturas e gases corrosivos, desde que usado o
material apropriado na sua construção.
• No seu funcionamento é estabelecido um movimento
rotativo para o fluido a ser purificado, de modo que a
força centrífuga aplicada às partículas, sendo maior que
as forças de coesão molecular e da gravidade, faz com
que as mesmas sejam lançadas de encontro às
paredes, retirando-as da massa gasosa em escoamento.
11

Funcionamento
O ciclone é constituído por um cilindro vertical
com fundo cónico. As suas características
determinantes são:
- a secção de entrada,
- o corpo cilíndrico
- a transição cónica a partir do corpo
cilíndrico até ao ponto de saída do pó
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• A mistura de gás e partículas sólidas entra
tangencialmente pela parte superior.
• A entrada confere à mistura um movimento
giratório, o que desenvolve uma força centrífuga
que arrasta as partículas para a parede, de forma
radial, fazendo com que elas caiam no fundo, e
saiam pela parte inferior do cone.
• Ao entrar, o ar do ciclone flui para baixo numa
espiral ou vórtice adjacente à parede.
• Quando o ar se aproxima do fundo cónico, volta a
subir em espiral no centro do cone e do cilindro.
• Por conseguinte, forma-se um duplo vórtice onde
as espirais descendentes e ascendentes giram em
mesmo sentido.
13

14
• Um ciclone é um dispositivo de precipitação em que as
forças que arrastam a partícula para fora têm altas
velocidades tangenciais,
• Assim geram-se forças várias vezes superiores à força
da gravidade;
• Os ciclones permitem separações muito mais efectivas
que as câmaras de precipitação por gravidade.
• Os limites de operação dos ciclones são temperaturas
de 1000 C e pressões de 500 atm (Perry, 1984)

• Os principais parâmetros relacionados com o projecto
e desempenho dos ciclones são
• o diâmetro médio de partículas,
• a queda de pressão
• a eficiência da recolha das partículas.
• Esses parâmetros são influenciados por:
• caudal de entrada de sólidos,
• tipo de fluido,
• natureza das partículas que serão separadas,
• geometria do ciclone, entre outras.
15

A eficiência dos ciclones é afectada por
 factores dimensionais característicos do gás,
 propriedades do pó.
Vantagens
 Baixa potência consumida;
 Baixo custo;
 Não existe uma temperatura dos gases que limite o uso.
 Adequado para separar partículas de dimensões > 5 μm
Desvantagens
 Baixa eficiência de separação para partículas de dimensão < 5 µm
 Possibilidade de entupimento pela presença de altas concentrações
de pó, principalmente os de menor diâmetro, mais higroscópico e
mais pegajoso.
 Problema de abrasão.
16

multiciclone.
17
http://www.tsmfi.com/pic4.htm
http://www.hdm-stuttgart.de/projekte/printing-
inks/e_waste0.htm
http://www.hotfrog.com.br/Empresas/S-S-PRESTEC-Consultoria-
Assessoria-na-Area-de-Caldeiras/Multiciclone-Separador-de-Carv-o-
62268
http://pt.scribd.com/doc/33664218/Engenhar
ia-de-Processos-Emissoes-de-Poluentes-
Atmosfericos

18
C3
C1
C2
Vídeos sobre Ciclones
(clicar C1…C3 ou endereços)
C1 http://www.youtube.com/watch?v=hOi-CUx4v6U&feature=related
C2 http://www.youtube.com/watch?v=fksCgBQeENs
C3 http://www.youtube.com/watch?v=TJ_I8Sx8T38&feature=related

As partículas de menores dimensões são
captadas por outro equipamento, como:
• Filtro de Tecido (mangas).
• Precipitador Electrostático
• Lavador de Gases
19

20
Filtro de Mangas

Sistema de Despoeiramento de uma Caldeira
21
http://www.jro.pt/produtos.php?q=10&produtos=Ciclones%2FFiltros+de+Despoeiramento

Filtro de Mangas/Sacos
O filtro de sacos é de operação contínua e
limpeza automática. É composto por uma
armação metálica envolvida por sacos (ou
cartuchos).
O gás “sujo” é forçado a passar através dos
sacos, do exterior para o interior, ficando as
partículas retidas na sua superfície.
O gás limpo passa para o interior do filtro e
em seguida enviado ao exterior.
O processo de limpeza do cartucho é feito
automaticamente através de pulsos de ar
comprimido, do interior para o exterior.
22
http://engevent.com.br/filtros.php?PHPSESSID=ee77f7e702ba0
a5822e4e957536faf12
www.unicamp.br/fea/ortega/aulas/aula19_Filtracao.ppt

Componentes Básicos do Filtro de
Mangas
• Câmara de filtragem, constituída por painéis
metálicos modulados
• Válvula rotativa inferior para escoamento dos
resíduos
• Plenum de limpeza com tubos injetores de ar
comprimido
• Mangas filtrantes em feltro poliester agulhado
• Gaiolas em arame galvanizado, com venturi, para
fixação das mangas
• Válvulas solenóides, que permitem a passagem
de ar comprimido
• Sequenciador eletrónico para controlo da limpeza
das mangas
• Escada de acesso tipo marinheiro
http://www.ambientelivre.com.br/projetos/luvasul/index.php?opt
ion=com_content&view=article&id=50&Itemid=57

http://catmosferica1.wikispaces.com/Estrategias+para+el+control
http://www.ambientelivre.com.br/projetos/luvasul/index.php?option=c
om_content&view=article&id=50&Itemid=57

A mistura sólido–gás passa através de um filtro, onde o
sólido fica retido.
A filtragem nos filtros de manga é realizada pela
passagem do ar carregado de partículas através de
mangas onde partículas ficam retidas na superfície
e nos poros dos fios.
Forma-se assim um bolo que actua também como
meio filtrante.

O meio filtrante são
mangas de tecido
ou feltro.
26

1. Os gases entram numa
câmara de separação,
onde as partículas mais
pesadas são separadas
por gravidade.
2. Então, o gás já menos
contaminado passa do
lado externo para o
interno das mangas
filtrantes, que reterão a
poeira.
3. O gás limpo é
direccionado para a
parte superior do filtro,
o plenum.

A limpeza das mangas é feita por um pulso de ar
comprimido, em sentido contrário ao da filtração.
Suporte para a manga
28
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAU4AAH/apostila-controle-poluicao-ar

Vantagens
 Têm grande eficiência (até 99,9%) – podem separar partículas de
diâmetro < 1mm
 Não há geração de águas residuais pois no uso deste tipo de filtro
verifica-se um processo a seco,
 Perda de carga não excessiva;
 Resistência a corrosão
Desvantagens:
 Necessita de grande espaço para tratar grandes caudais de gases
 Alto custo
 Baixa resistência a altas temperaturas
 Empastamento devido a poluentes condensáveis e pegajosos
 Possibilidade de entupimento
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A escolha dos Filtros de Mangas para controle de emissão
de particulados depende de diversos factores:
 Aplicação
 Acidez do gás de processo e materiais a serem recolhidos
 Eficiência requerida na separação das partículas
 Temperatura de operação
 Necessidade de recolher metais e toxinas como
Chumbo, Cádmio, Zinco, Dioxinas, HCl e Mercúrio
 Partículas Finas (PM10, PM2.5)
30

M1 M2 M3 M4
Vídeos sobre Filtros de Mangas
(clicar M1…M4 ou endereços)
Simulação Limpeza Interior Fabrico
M1 http://www.youtube.com/watch?v=dYW-oIdtZ7M&NR=1
M2 http://www.youtube.com/watch?v=pGFIbKhLuLo&NR=1
M3 http://www.youtube.com/watch?v=y0bB7WGpN1g&NR=1
M4 http://www.youtube.com/watch?v=T1EMPqn7TbI&feature=related

32
Precipitador Electrostático
Indústria de
Mineração

33
Indústria de Mineração

34
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAgJwAB/equipamentos-controle-poluicao-ar

“A mais importante operação de filtragem é feita a
seco, nos precipitadores electrostáticos”.
O Filtro Electrostático é um equipamento que limpa gases
usando forças eléctricas para remover partículas sólidas
ou líquidas da corrente de gás.
O gás é ionizado quando passa pelos condutores carregados
com voltagens opostas.
Cerca de 80% das partículas em suspensão no gás, que
passam pelo campo eléctrico, adquirem carga positiva e
20% carga negativa.

O material ionizado adere à placa colectora ligada à terra.
Os batedores (vibradores) têm a função de retirar o
aglomerado de partículas que aderiu, caindo pelas
tremonhas para remoção.
36

37
http://pt.scribd.com/doc/33664218/Engenharia-de-
Processos-Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos0

Vantagens:
• Trata grandes caudais e a altas temperaturas
• Alta eficiência de recolha para partículas pequenas
• Baixo custo de operação e manutenção
Desvantagens:
• Custo inicial elevado
• Requer grande espaço físico
39

Utilizados para captação de materiais particulados
e/ou gases, por via húmida.
Tem como princípio de funcionamento o contacto
das partículas e/ou gases com um líquido de
lavagem, que é recirculado até um nível pré-
determinado de saturação.
Os materiais particulados são precipitados em
tanque próprio e posteriormente tratados ou
devolvidos ao processo.
A água introduzida na garganta é atomizada em
função da alta velocidade do gás, colidindo e
capturando o material particulado.
Na sequência, o ar passa por um separador de gotas
(ciclone), onde a água é separada e segue para o
circuito de recirculação de água.
40
Lavador de Gases
http://pt.scribd.com/doc/33664218/Engenharia-de-
Processos-Emissoes-de-Poluentes-Atmosfericos

41

42

43
Lavador de Gases para SOx
http://www.metalurgicatamarana.com.br/produtos.php?id=20

44 http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAgJwAB/equipamentos-controle-poluicao-ar

45

46 http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAgJwAB/equipamentos-controle-poluicao-ar

Eco eficiência
de equipamentos de
controle de emissão
no contexto da
Produção + Limpa
47
Fonte dos diapositivos seguintes:
http://www.inf.ufes.br/~neyval/Rec_Atm%28moduloVI%29.pdf

Após
tufões, furacões, ciclones, poeirada
e choques elétricos,
a poeira acenta.
é merecido !!
51
Fim

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