O aluno compreenderá os princípios de operações de separação da indústria química a partir de conceitos de mass balances, termodinâmica e transporte de massa. Ele aprenderá a desenvolver o projeto conceitual de processos de separação selecionados. O aluno deverá conhecer as principais variáveis de projeto e operação relacionadas às operações de separação em múltiplos estágios, tendo em vista os objetivos de desempenho econômico e ambiental, respeitando as especificações de pureza e rendimento.
Na primeira parte do curso são apresentados aspectos comuns a maior parte dos processos de separação. Como exemplos, são apresentadas operações variadas (como absorção, extração, lixiviação) com alimentação diluída. Na segunda parte do curso desenvolvem-se os conceitos da primeira parte para algumas operações. 1. Introdução – O papel de operações de separação num processo químico industrial, métodos de separação (criação de fase, adição de fase, etc), indicadores para o desempenho das separações (rendimento, pureza, fator de separação, etc) 2. Equilíbrio termodinâmico em sistemas multifásicos – Revisão de coeficientes de atividade e fugacidade, coeficiente de distribuição, volatilidade e seletividade relativas, modelos termodinâmicos. 3. Transporte de massa e balanços de massa em estágios – Fluxo mássico no interior de fases e através de interface, modelo de dois filmes para transporte de massa, balanços de massa em um estágio considerando escoamentos de mistura ideal e pistonado. 4. Estágio de equilíbrio – O conceito do estágio de equilíbrio, balanços de massa para múltiplos estágios, equação de Kremser, diagramas de fase para sistemas binários L-V. 5. Separação flash – regra de fases de Gibbs, cálculos flash com diagramas de fases, com métodos numéricos, cálculos de ponto de orvalho e de bolha. 6. Cristalização. Diagramas de fase para sistemas S-L, métodos de cristalização, supersaturação, processos elementares (nucleação e crescimento cristalino), cristalizadores em bateladas. 7. Separação por membranas 8. Destilação em batelada – destilação diferencial e destilação em batelada em múltiplos estágios, Equação de Rayleigh, operação com refluxo constante e com composição do destilado constante, linhas de operação e integração numérica. 9. Destilação contínua – relações de equilíbrio, linhas de operação e alimentação, método gráfico de McCabe-Thiele, número mínimo de estágios e refluxo mínimo, número real de estágios, influência do refluxo, eficiência, cargas térmicas, método FUG e equações MESH. 10. Extração líquido-líquido – critérios de escolha de solventes, diagramas ternários e curvas binodais, equilíbrio líquido-líquido e método gráfico de Hunter-Nash.
Aulas expositivas e de exercícios nos seguintes temas: 1. Introdução aos processos de separação. 2. Equilíbrio termodinâmico em sistemas multifásicos 3. Transporte de massa e balanços de massa em estágios de separação. 4. Estágio de equilíbrio 5. Separação flash 6. Cristalização 7. Separação por membranas 8. Destilação em batelada 9. Destilação contínua 10. Extração líquido-líquido.
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