O documento discute vários processos unitários de separação química, incluindo extração líquido-líquido, extração sólido-líquido, absorção, dessorção, adsorção, troca iônica e separação por membranas. É apresentado o princípio, equipamentos e aplicações de cada processo.

1. Processo de Produção Química 1º. Sem./2011 Engenharias

3. Absorção

4. Adsorção

5. `Processos especiais (membranas, etc)Processo de Refino de Petróleo – Parte 2

6. 3 Operações Unitárias Processos Químicos Produto especificado Mistura a separar Reagentes que não reagiram Sub produtos Impurezas Reagentes que não reagiram

7. 4 Operações Unitárias Extração de Solvente – O que é ? Queremos separar A de B Usamos um terceiro líquido, C, que seja mais miscível com A do que com B A separação entre o extrato, A e C, e o rafinado, A e B, é feita por processos físicos simples (ex.: decantação) A recuperação de A a partir do extrato é geralmente feita por destilação A + B RAFINADO A + B A + C EXTRATO

8. 5 Operações Unitárias Extração líquido - líquido Coluna de extração líquido-líquido em contracorrente

10. O soluto puro pode ser um líquido ou um sólido

11. Líquido: extração líquido-líquido. O solvente de extração deverá ser imiscível com o solvente original.

13. A separação de 1 componente em uma solução homogênea se faz pela adição de um outro constituinte, insolúvel (solvente), no qual o componente desejado da solução (soluto), é preferivelmente insolúvel.

14. Neste solvente o soluto difunde-se com uma velocidade característica até que sejam atingidas as concentrações de equilíbrio em cada uma das fases

15. Posteriormente é necessário a separação do soluto do extrato resultante.

17. Soluto indesejado:

18. Petróleo e Produção Lubrificantes: Remoção de compostos aromáticos indesejáveis dos óleos lubrificantes e de outras frações do petróleo cru (Desaromatizaçao a Furfural),

19. Petróleo e Remoção enxofre: Tratamento Cáustico - Extração de compostos de enxofre existentes nos derivados de petróleo, como a gasolina, o óleo diesel, querosene e outras correntes

20. Soluto desejado:

21. Petróleo: Extração de aromáticos – BTX da Nafta

25. Operações Unitárias Extração líq-líq– Equipamento Combinados Separados Misturadores-decantadores de extração líquido-líquido 12

28. Operações Unitárias Extração líq-líq– Equipamento Colunas de extração líquido-líquido De enchimento De pratos 16

29. OD M S500 OD I (S2000) T.R.R. Distribuidor comb; solv; GLP Importadores Operações Unitárias Cadeia Óleo Diesel Óleo Diesel Consumidores Finais Veículos automotores Empresas de Transporte de Carga e de Passageiros Indústrias Fazendas Etc. Derivados de Petróleo Posto Revendedor Refinarias Petroquímicas TRR 17

30. 18 Operações Unitárias Óleo Diesel - Especificação ÓLEO DIESEL Resolução ANP Nº 15, DE 17.7.2006 Resolução ANP 32, de 16 de outubro de 2007 (S50) Estabelece especificações para Óleo Diesel Automotivo Metropolitano (S500) – com até 500 ppm de enxofre, Interior (S2000) – com até 2.000 ppm de enxofre e mistura óleo diesel e biodiesel

31. 19 S500 Óleo Diesel – Segundo Teor de Enxofre Adulteração de Combustíveis S500 x S2000 S500 Metropolitano

33. É a separação de componentes numa fase sólida através da dissolução seletiva da parte solúvel do sólido por meio de um solvente apropriado.

34. Outro nome: Lixiviação ou lavagem

36. O sólido deve estar finamente “cominuido” para aumentar a superfície de contato com o solvente

37. O componente sólido desejável deve ser solúvel e o restante insolúvel

39. Na fabricação de café solúvel, para recuperar o café na borra

40. Extração do óleo de soja, usando hexano como solvente;

44. CO (g)

45. N2(g)

46. O2(g)

47. SO2(g)

48. NOx (g)

49. H2O (v)

50. solvente +CO2L2 Gases residuais de combustão (fumos) V1

51. Operações Unitárias Absorção e Desabsorção Operações de absorção e de desabsorção CO2 Gás tratado Regeneração do solvente por desabsorção com vapor de água CO2 de um efluente gasoso é absorvido por uma solução aquosa de uma amina (solvente) solvente desabsorvedor absorverdor Gás + CO2 Gás de desabsorção Solvente reciclado Trocador de calor 27 Solvente + soluto

53. Geralmente, existe uma diferença de volatilidade muito grande entre os componentes da fase gasosa e os da fase líquida, fazendo com que a substância absorvida se infiltre na substância que absorve.

57. 32 Operações Unitárias Absorção e Desabsorção

59. O que é um adsorvente ?

60. É um sólido que mantém um soluto na sua superfície por ação de forças físicas

62. Casos particulares:

63. Peneiras moleculares

64. Troca iônica

65. Clatração

68. Dimensões moleculares

69. Da polaridade

70. Da saturação das ligações carbônicas

71. Ex. H2O (pequena e fortemente polar) são facilmente adsorvidas nas peneiras para processos de secagem de fluídos

73. Exemplos:

74. Produção de água ultra pura

77. O clatrado sólido atraí e retém moléculas com uma forma específica.

78. Exemplo:

80. Exemplo:

82. Força Motriz:

83. Gradiente de concentração – Diálise

84. Diferença de potencial elétrico – Eletrodiálise

85. Diferença de pressão – Ultra Filtração

87. Gradiente de concentração – Diálise

88. Diferença de potencial elétrico – Eletrodiálise

91. Aplicações:

92. Medicina: purificação do sangue no rim artificial

93. Indústria: separação de NaOH de uma solução aquosa de hemicelulose, na fabricação de raiom viscose

95. Aplicações - Meio Ambiente:

96. recuperação de rejeitos ácidos

97. Remoção do sal da água salobra de poços

99. A pressão aplicada deve ser maior que a pressão osmótica (Osmose Reversa)

100. Usado para separar sais iônicos de baixa massa molecular além de moléculas de grandes dimensões

101. A membrana serve para impedir a passagem dos íons carregados, de modo que só passa o solvente

102. Aplicações:

104. 49

106. Na difusão gasosa uma mistura de gases é forçada através de uma barreira metálica porosa

107. Os componentes gasosos com massa molecular mais baixas passam mais rapidamente através da barreira, de modo que o gás difundido fica mais rico neste componente

108. A compressão do gás implica em grandes custos de potência de modo que só tem uma aplicação industrial

109. Aplicação:

111. 52 Refinarias

112. 53 Petróleo - Refino Tipos de Processo

113. Petróleo - Refino Esquema de Refino Esquema simplificado de uma Refinaria Processos Separação (físicos) Processos Conversão (químicos)

114. 55 Petróleo - Refino Tipos de Processo

116. Extração líquido - líquido

117. Separação física (peneira molecular)56

119. Extração líquido - líquido

120. Separação física (peneira molecular)57

121. 58 Processos de Separação

122. 59 Desasfaltação a Propano

123. Petróleo - Refino Desasfaltação Esquema de Refino ODES RAT RV RASF Esquema simplificado de uma Refinaria

124. Desasfaltação a Propano Fluxograma Simplificado Esquema: Gás Combustível GLP Destilação Atmosférica Nafta DD PETRÓLEO Querosene Diesel Destilação à Vácuo Gasóleo Leve RAT Gasóleo Pesado Desasfaltação a Propano Óleo Desasfaltado RV Resíduo Asfáltico

125. Torres Extratoras Tambor de Alta Pressão Tambor de Média Pressão Desasfaltação a Propano Fluxograma Detalhado Torre de Flash (alta pressão) Torre de Flash (baixa pressão) Forno de Extrato Vapor Vapor Vapor Torre de Retificação Vapor Resíduo de Vácuo (RV) Torre de Flash (média pressão) ODES Compressor de Propano Água Torre de Flash (média pressão) Forno de Rafinado Torre de Retificação Vapor RASF (asfalto)

126. 63 Desasfaltação a Propano Óleo Desasfaltado (ODES)

128. Apostila eletrônica – Petrobras – Operações Unitárias (Refinarias)