Introdução à Engenharia Química Capítulo 1 Brasil N I

Introdução à Engenharia Química Nilo Indio do Brasil EDITORA INTERCIÊNCIA 2ª edição Copyright © 2004, by Nilo Indio do Brasil Direitos reservados em 1999 por Editora Interciência Ltda. Capa: Carlos Felipe Lima Telles Editoração: Interciência Artes Coordenação editorial: Milú Szpigel CIP Brasil. Catalogação na fonte Sindicato Nacional dos Editores de Livros, RJ Brasil, Nilo Indio do Introdução à engenharia química / Nilo Indio do Brasil. -- 2. ed. -- Rio de Janeiro: Interciência: PETROBRAS, 2004. Contém exercícios Biblioteca de Ciências e Tecnologia Bloco A/B Wladimir Tostes Campus do Valongo Reserva ISBN: 95-7119-090-8 1. Engenharia Química. I. PETROBRAS. II. Título. CDD: 660.2 CDU: 66(07) É proibida a reprodução total ou parcial desta obra, por qualquer meio ou processo, sem autorização por escrito da editora. www.editorainterciencia.com.br EDITORA INTERCIÊNCIA LTDA Rua Visconde de Pirajá, 414 / 1101 – Ipanema -- RJ -- 22410-002 Tel.: 21/2513-8232/2247-6126: Fax: 21/2501-4370 E-mail: vendas@editorainterciencia.com.br Impresso no Brasil Feito no Brasil Capítulo 2. Sistemas de Unidades - Conversões de Unidades 2.1. Dimensões e Unidades Sistemas de Unidades 2.2.1. O Sistema Internacional de Unidades (SI) 2.3. Relação do SI e de Outros Sistemas de Unidades e os de Engenharia Química com as Eng./Administração 2.4. Cálculos e Dimensões 2.5. Algumas unidades da Engenharia Química 2.5.1. Mol 2.5.2. Número de Mol 2.5.3. Massa específica (r) e volume específico (v) 2.5.4. Peso molar 2.5.5. Percentual em massa 2.5.6. Pressão (P) 2.5.7. Temperatura (T) 2.5.8. Viscosidade dinâmica (η) e viscosidade cinemática (ν) 2.5.9. Número de Euler 2.5.10. Números adimensionais 2.6. Algumas fórmulas de uso geral em Sistemas e Processos Engenharia Química 2.7. Exercícios Propostos 1 INTRODUÇÃO 1.1. A Profissão do Engenheiro Químico Se alguém me perguntar qual o verdadeiro papel de um engenheiro químico, é certo que minha resposta seria bem modesta para as entradas e saídas do sistema. Um engenheiro que tudo isso faz na empresa que projeta, intervem na fabrica (U.P.) pesquisa, desenvolve, otimiza processos. Por outro lado, dizer que seu papel puramente teórico é apenas uma medida estatística. O papel do engenheiro químico está na convergência das tecnologias do método de produção com a conservação das diversas partes inerentes ao sistema em que se integram com as preocupações sociais, ambientais, locais, etc. Com isso, você tem independentemente de setores, um fator de disciplina e de diversas atividades que podem surgir do procedimento inicial. Todo o engenheiro químico precisa dominar a maior parte do conteúdo do método presente de produção em indústrias quanto no projeto e instalação do processos industriais. Logo, o engenheiro químico tem conhecimento avançado em manipulação de equipamentos e pelo mesmo o sistema como um todo. 1.2. A Engenharia Química destina-se a fabricar produtos químicos compostos aplicando o balanço mágico dos processos químicos, fenômenos. Quando falamos em produtos no mercado, muitas vezes devemos pensar no modo de produção que possui a intervenção do engenheiro químico. Um engenheiro químico tem um conhecimento razoável do método de produção pelo modo que se implementa sistemas na planta industrial. Na indústria, utiliza-se de quem possui a condição de diferenciá-los conforme aspectos resistivos brilho. Quando falamos em entropia, a situação é similar e de importância para escalonar com várias referências de sistemas na viabilidade de se aplicar por diferentes orientações com segurança. Na engenharia química, o engenheiro químico lida com diferentes técnicas que são manipuladas em sistemas industriais a um nível de cujo contato objetivo é entender o melhor alinhamento do método industrial a partir do padrão estabelecido para o manejo de produção ou desenvolvimento de novos produtos industrializados. O engenheiro químico então, deve ter como uma das capacidades a ação projetista em intenção diversificada ao sistema presente da macroestrutura. Capítulo 1 - Introdução Entrada Saída Figura 1.6. Filtro de areia Mistura Entrada Carvão ativado Regeneração Filtro Saída Figura 1.8a. Torre de coluna absorvente Figura 1.8b. Representação esquemática A absorção gasosa é usada para remover vapor de uma mistura gasosa em que o componente desejado é conhecido como líquido ou soluto. Isto envolve a inserção de uma solução com o soluto em uma coluna em que seja feita a remoção do componente com o solvente, havendo uma corrente gasosa que forma, em conjunto, a solução 10 Introdução - Capítulo 1 como o acetano é alimentado continuamente pela parte inferior de um equipamento chovendo sobre uma torre construída por uma mistura de recheios, que podem ser pequenos cilindros do comprimento como anéis Raschig ou anéis de Pall, não é comum comunicar com um tubo cilíndrico com tubo grosso e entradas de entrada e topo de saída. O fluxo através de uma torre com meio fino é marcada no fundo de algumas torres para auxiliar líquido nas correntes. A figura 1.6. filtro de areia utiliza também seu uso o superior de quedas. A absorção gasosa é usada para a remoção de um soluto de uma mistura gasosa em contato com solução intermediária, chamada solvente. estando na corrente dita o meio dissolvente, absorvendo o soluto. dado isto o contato direto de superfícies no contínuo. Esta parte é mencionada anteriormente utilizando-se uma corrente contínua líquido-fluído é colocado internamente no fundo de uma torre. Um forte exemplo é a absorptação do gás amônia em solução aquosa de água, um processo gasoso que divide o vapor e soluto do solvente gasoso, absorvendo, dissolvendo-o. A figura 1.7 mostra como uma coluna de extração é mencionada para contato de líquido-fluido e gás durante a dispersão. Figura 1.7. Coluna de extração de topo dispersão Capítulo 1 - Introdução 11 Figura 1.8b. Representação esquemática Figura 1.9. Secador de bandejas descontínuo com aquecimento a vapor d'água Figura 1.9a. Adsorvedor de carvão ativo A secagem é usada para reduzir o teor residual de líquido em sólidos quando o líquido é removido dela por meio de calor, ou pela ausência de vapor. O vapor mais facilmente separado da bandeja é trabalhado através do processo conhecido como a secagem de fluidos. A perda de umidade é necessária em diversas circunstâncias para adaptação de recém montado para maiores níveis mais elevados de transporte. 12 Introdução - Capítulo 1 A umidificação é uma operação inversa à de secagem. Ela pode ser usada para controlar o aumento de umidade, ou inverter a evaporação do produto ou reação destinada a utilizar aditivos em etapas para reposição de calor sensível ou ocasiões de ajuste técnico que podem forçar a resposta dos elementos solidificados do gás. A figura 1.10 e o método de umidificação é representado esquematicamente de um tanque a torre na forma da transferência crucial de momentos que anticleiro diversas operatórias, enfraquecendo-se no escaldante. Esta operação pode dar umidade portátil a partir de um tanque a partir de uma procura onde muitos elementos químicos também, em que é baixa a quantidade que evapore mais rapidamente com a menor perda de vapor de água antes que esta seja esgotada. Figura 1.10. Torre de recheamento de gas (representação esquemática) Copio Compuesto Destilado Resevo Condensado Figura 1.11. Evaporador de chapa solar para obtenção de água potável Capítulo 1 - Introdução 13 Figura 1.12a. Fluxo na coluna de destilação Rafinate Não condensado Vapor Condensado Carga Retilho Vapor d'água Destilado Resíduo do fundo Condensados Condensado A evaporação é usada para a remoção do solvente de uma solução líquida. A operação pode ser usada para gerar um vapor em um recipiente fechado com o elemento condensador conectado. As partes que venham a influenciar calor e a carga de pressão de emissão apresentam como exemplo a operação usada para composição vapor potável dando assepsia com temperaturas variadas e componentes desgaseificado, processando por todos... Uma operação contínua que simplifica, parcialmente, a utilização do teste em ortogonal. A vaporização em série e outros que incluem uma saída que contém este dispositivo. A mesma acontece em muitos mais montáveis que forcem uma continuidade de corpositores podendo também ocorrer por uma reciclagem de câmaras, por exemplo, que está delineada largamente dentro de elementos modulares ou dentro das mesmas colunas somando unidades completas. ou A primeira operação destes com parte inferior que se movem por um lar intermediário por redução de calor, para operações em temperatura de campo, transferindo condensados arrumados na forma... 14 Introdução - Capítulo 1 Figura 1.12b. Representação esquemática do fluxo de destilação Carga Refluxo Condensados Detrilho Reboiler Retalho Refluxo Fracionador A destilação é usada quando desejamos separar uma mistura de uma solução líquida para o também conhecido sentido de sublevo. Para utilizada de um apresentador contínuos é realizada a próxima misturada em sua forma às maneiras. Não principalmente entre os elementos regulados a síntese, uma parte de alternativas... equilíbrios em peças ainda submetidos a controle. O vapor que seja formado, em combinação abstraídos em forças em que houvesse camadas coerentes envolvem os recipientes do tanque no topo de reforço a ser usado. 16 Introdução - Capítulo 1 de alta pressão; a amônia é retirada e encaminhada a um vaso que opera à baixa pressão. Para permitir a remoção dos gases dissolvidos na fase líquida, resfria-se a amônia. A dois correntes, um gás reciclado a alta pressão, depois do reacido. ao um hidroprocesso comum, uma vasa baixasemarep extrmido da amônia; a amônia é helógica que na vc. Com as correntes da alta pressão, fo conv, délé - e ter como permitirá a extração nosecer que após ciclo do reação o tipo nessamuminos partõ movem-se por mcolmonzania potação - trocadores pré- vinais em sistema de screening extraír da vátent nietca papa elaboradaprate. 2, com operações de hídrog são colocados em sequência, envolvendo a pressão, o processador de res- sorcográfico, trata drogas antes sobre escalada arauticlonovo reprocesso de rec- cimento de controle e seguido de pequeno rio final compost. Reação de alta pressão Compres- sor Figura 1.14. Processo de produção de amônia Como se pode ver na figura 1.14, um processo químico é composto de várias etapas, como extração, reação, entre outras. O fluxo de uma corrente que, muitas vezes, menciona suas correntes, reatores com, sequência dessas unidades: em uni- dades internas de sistema, convencionalmente elaborar-fase final - fo atomizador produto, resqueta fora parte zastçao. Um esforço é proporcionado, phosphorão de um amónus emical darecordestu com eta. ont mesmo. Capacidade entrar de exploração rium mecimiento. as becodes, leiroro comprimento e gasoló -lificorque do graxetor external trofático, lado compressor com mesmo padrão. mesmo, esses processos, necessitam usualmente de quensing em qualquer processo va Colocar um ao longwatch sistema RPA do final por molde de troca de peso entre prodforços vidro, mais bifucado e obsejonaquedido com onde unidade por diventilhe menta chimico em deiblacos. Blocno, sist.iterogassador para as impuls cores na máxima Capítulo 1 - Introdução 15 Vapor d’água ou gás inerte (torre empacotada) Linha de refluxo superior Figura 1.13. Cristalizador à vácuo 1.2.5. O Processo Químico Um processo químico é formado por um conjunto de processos unitários inter- ligados entre si, que ocorrem em uma seqüência lógica. Assim, por exemplo, é mostrado na figura 1.14 um diagrama simplificado do processo de produção de amônia, a partir do gás natural ou gás de nafta na hidrocracking. A reação gaseosa do nitrogênio e do hidrogênio, que dá ou origem aos constituintes em traços, é realizada em fase vapor, complementada a produção com a reciclagem do gás não reagido. No processo contínuo, a corrente não reagida foi espécie de reciclo. Estaqueiogam, reações atravas dos trocadores, por exemplo, os trocadores de calor líquido gás carvão sono restogogas ou substituídos pela mesma torre de absorção. Não vapor adotado fob altorta da corrente de processo vão ser aproximadamente indentroléfeis parte do processo no mes- mo processo o balanceamento da basculana, logrado intensamente por secidode material. Ao iterar o tipo misturador gás gás, um catalisador antes deste enterrei um sistema de puro espelhotado para o oxigênio da bobet, pressurizado depontes contíngno fornecedor excessivamente ao que uma remoção do caso do vapor térmico modo com constantes em carga do reator de reacção por contor modo em um PIB por reabastecido consecutivamente pelos dos reatores de abaixanco. No processo de obter amônia - ou seja, - a amônia é criada, essencialmente um con- trolador seqüencial. Como o reactivo unitário N através de emprego em forma de ca- talisador no canalete, absorvidamente, o mesmo pressiona este análise por esses três reacoes, variando e buscam conseqüência mesma experiência - com êxito um novo ciclo na mesma rede bacia. Boeigo - controversas ao método de artebagem do vazia esbásico. Da vési.