Operações Unitarias

Operações Unitarias

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Operações Unitárias

2 Operações Unitárias

Operações Unitárias

CURITIBA 2002

Equipe Petrobras

Petrobras / Abastecimento UNs: Repar, Regap, Replan, Refap, RPBC, Recap, SIX, Revap

Operações Unitárias

665.53 Roitman, Valter. R741Curso de formação de operadores de refinaria: operações unitárias /

Valter Roitman. – Curitiba : PETROBRAS : UnicenP, 2002. 50 p. : il. (algumas color.) ; 30 cm.

Financiado pelas UN: REPAR, REGAP, REPLAN, REFAP, RPBC, RECAP, SIX, REVAP.

1. Operação unitária. 2. Química. 3. Balanço. I. Título.

Operações Unitárias

Apresentação

É com grande prazer que a equipe da Petrobras recebe você. Para continuarmos buscando excelência em resultados, diferenciação em serviços e competência tecnológica, precisamos de você e de seu perfil empreendedor.

Este projeto foi realizado pela parceria estabelecida entre o

Centro Universitário Positivo (UnicenP) e a Petrobras, representada pela UN-Repar, buscando a construção dos materiais pedagógicos que auxiliarão os Cursos de Formação de Operadores de Refinaria. Estes materiais – módulos didáticos, slides de apresentação, planos de aula, gabaritos de atividades – procuram integrar os saberes técnico-práticos dos operadores com as teorias; desta forma não podem ser tomados como algo pronto e definitivo, mas sim, como um processo contínuo e permanente de aprimoramento, caracterizado pela flexibilidade exigida pelo porte e diversidade das unidades da Petrobras.

Contamos, portanto, com a sua disposição para buscar outras fontes, colocar questões aos instrutores e à turma, enfim, aprofundar seu conhecimento, capacitando-se para sua nova profissão na Petrobras.

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Sumário

OPERAÇÕES UNITÁRIAS7
1.1 Introdução7
1.2 Conceitos Fundamentais7
1.2.1 Conversão de unidades7
1.3 Balanço Material8
1.4 Balanço Energético8
de Balanços Mássicos e Energéticos8
2 PROCESSO DE DESTILAÇÃO9
2.1 Introdução9
2.2 Conceitos Fundamentais9
2.2.1 Volatilidade9
2.2.2 Equilíbrio Líquido – Vapor9
2.3Destilação Descontínua ou Destilação Simples9
2.3.1 Balanço Material e Térmico10
em um único Estágio10
2.4.1 Balanço Material10
2.4.2 Balanço Térmico10
2.5 Destilação Fracionada10
2.5.1Colunas de destilação ou de retificação1
2.5.2Seções de uma Coluna de destilação13
2.5.3 Balanço Material14
2.5.4 Balanço Térmico15
na destilação fracionada15
na destilação fracionada16
2.6.1 Propriedades da carga16
das torres (Pratos)17
de colunas de destilação17
2.7.1 Problema de arraste17
2.7.2 Problema de Pulsação17
2.7.3Problema de vazamento de líquido17
2.7.4 Problema de inundação18
3PROCESSOS DE ABSORÇÃO E ESGOTAMENTO19
3.1 Introdução19
3.2 Conceitos19
3.2.1 Absorção19
3.2.2 Esgotamento19
3.3Solubridade de Gases em Líquidos19
3.4Potencial que promove a absorção21
3.5 Refluxo Interno Mínimo21
3.5.1 Absorção21
3.5.2 Esgotamento21
Processos de Absorção e Esgotamento21
3.7 Equipamentos2
4PROCESSOS DE EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO23
4.1 Introdução23
4.2 Conceito23
4.3 Mecanismo da Extração23
4.4Equipamentos do Processo de Extração24
4.4.1 De um único estágio24
4.4.2 De múltiplos estágios24
4.5Equilíbrio entre as Fases Líquidas25
4.6Fatores que influenciam a Extração26
4.6.2 Qualidade do solvente26
4.6.3 Influência da temperatura26
5.1 Fluidização de sólidos27
5.1.1 Conceito27
5.1.2 Objetivo da Fluidização27
5.1.3 Tipos de Fluidização27
5.1.4 Dimensões do Leito Fluidizado27
5.2 Separação sólido-gás28
5.2.2 Arranjos entre os Ciclones28
de um Ciclone28
Catalítico29
6 BOMBAS31
6.1Curvas características de Bombas Centrífugas31
6.2Curva da carga (H) versus vazão volumétrica (Q)31
vazão volumétrica (Q)32
volumétrica (Q)3
6.5 Curvas características de Bombas3
6.6 Altura Manométrica do Sistema3
6.7Construção gráfica da Curva de um Sistema34
6.8 Ponto de Trabalho34
6.8.1Alteração da Curva (H x Q) do Sistema35
(H x Q) da Bomba35
6.9 Fenômeno da Cavitação35
6.9.1 Inconvenientes da Cavitação35
6.9.2 Principal Região da Cavitação35
6.9.3Causas Secundárias da Cavitação36
6.10NPSH (Net Pressure Suction Head)36
6.10.1 NPSH disponível37
6.10.2 NPSH requerido37
6.10.3NPSH disponível versus NPSH requerido37
6.1 Associação de Bombas37
6.1.1Associação de Bombas em Série37

Operações Unitárias

1Conceitos Fundamentais sobre

Operações Unitárias

1.1 Introdução

A disciplina denominada Operações Unitárias é aquela que classifica e estuda, separadamente, os principais processos físico-químicos utilizados na indústria química. Os processos mais comuns encontrados nas indústrias químicas são a Destilação Atmosférica e a Vácuo, os processos de Absorção e Adsorção, a Extração Líquido-Líquido e Líquido-Gás, o processo de Filtração, assim como alguns mais específicos, como por exemplo, o Craqueamento Catalítico, Hidrocraqueamento, Hidrotratamento de correntes instáveis e outros utilizados principalmente na Indústria Petrolífera.

1.2 Conceitos Fundamentais

Alguns conhecimentos são fundamentais para que se possa estudar de forma adequada a disciplina denominada Operações Unitárias, como conhecimentos sobre conversão de unidades, unidades que podem ser medidas lineares, de área, de volume, de massa, de pressão, de temperatura, de energia, de potência. Outro conceito-base para “Operações Unitárias” é o de Balanço, tanto Material quanto Energético.

1.2.1 Conversão de unidades

É necessário conhecer as correlações existentes entre medidas muito utilizadas na Indústria Química, como é o caso das medidas de temperatura, de pressão, de energia, de massa, de área, de volume, de potência e outras que estão sempre sendo correlacionadas.

Alguns exemplos de correlações entre medidas li- neares

1 ft=12 in 1 in=2,54 cm 1 m=3,28 ft 1 m=100 cm = 1.0 m 1 milha=1,61 km 1 milha=5.280 ft 1 km=1.0 m

Alguns exemplos de correlações entre áreas 1 ft2 = 144 in21 m2 = 10,76 ft2

1 alqueire = 24.200 m21 km2 = 106 m2

Alguns exemplos de correlações entre volumes 1 ft3 = 28,32 L1 ft3 = 7,481 gal

1 gal = 3,785 L1 bbl = 42 gal 1 m3 = 35,31 ft31 bbl = 0,159 1 m3

Alguns exemplos de correlações entre massas

1 kg = 2,2 lb1 lb = 454 g 1 kg = 1.0 g1 t = 1.0 kg

Alguns exemplos de correlações entre pressões 1 atm=1,033 kgf/cm2

1 atm=14,7 psi (lbf/in2) 1 atm=30 in Hg

1 atm=10,3 m H2O 1 atm=760 m Hg

Algumas observações sobre medições de pressão:

–Pressão Absoluta = Pressão Relativa + Pressão Atmosférica

–Pressão Barométrica = Pressão Atmosférica

–Pressão Manométrica = Pressão Relativa

Alguns exemplos de correlações entre temperaturas tºC = (5/9)(tºF – 32) tºC = (9/5)(tºC) + 32 tK = tºC + 273 tR = tºF + 460 (temperatures absolutas)

Algumas observações sobre medições de temperatura: Zero absoluto = –273ºC ou – 460ºF

(DºC/DºF) = 1,8 (DK/DR) = 1,8

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