Extração líquido-líquido, Slides de Engenharia Química

Baixe Extração líquido-líquido e outras Slides em PDF para Engenharia Química, somente na Docsity! CRISTALIZAÇÃO CRISTALIZAÇÃO Um cristal é uma configuração organizada de átomos, ou de moléculas ou de íons dispostos em redes espaciais tridimensionais. A rede é regular, com distâncias e ângulos fixos entre suas partículas. Figura 1: Cristal de NaCl e Cristal de Fe16N2 EMPREGO DE CRISTALIZAÇÃO A cristalização atende aos objetivos de separação e de formação de composto. A formação de compostos mais apropriados para a obtenção de um metal é um dos principais objetivos da cristalização. • Al(OH)3→ na metalurgia extrativa do alumínio • (NH4)2BeF4 → na metalurgia extrativa do Be a partir de íons aquosos. Quando íons de dois ou mais metais estão presentes numa mesma solução aquosa, mas somente um deles é de interesse, pode-se buscar a sua separação. A efetivação da separação, naturalmente, também pode se dar pela cristalização de uma substância contendo o metal considerado impureza. EMPREGO DE CRISTALIZAÇÃO • Setor sucroalcooleiro – utiliza-se a cristalização para obtenção de açúcar a partir do caldo tratado da cana-de- açúcar. • Salinas • Indústria farmacêutica – ex. produção ácido acetilsalicílico; separação de penicilinas após a sua produção por viafermentativa. • Indústria cosmética – ácido hialurônico vem sendo apontadocomo ingrediente mágico pelo seu altíssimo poder umectante. • Formulação de sorvetes, cremes e outros alimentos (uso desurfactantes para estabilizar uma emulsão) MÉTODOS DE CRISTALIZAÇÃO • Resfriamento de solução supersaturada: Ex.: Sal dissolvido em água morna. Quando colocado na geladeira há a formação de cristais de NaCl. • Adição de segundo solvente no qual o soluto a ser cristalizado não é solúvel; • Redução do volume da solução; Ex.: Remover solvente por evaporação. MECANISMO DE CRESCIMENTO DO CRISTAL Cluster: Primeiro agregado de moléculas. Quando as moléculas se agregam na tentativa de formar o sólido; O cluster solubiliza muito facilmente, então tem que ser cuidado para que a temperatura, agitação e outras condições não afetem a agregação das moléculas (ou íons, ou átomos); Embrião: Etapa onde o cluster aumenta de tamanho e forma um agregado de moléculas (ou íons, ou átomos) que é mais estável. Ainda assim, nessa fase, o embrião é instável e dependendo das condições no reator pode voltar a se dissolver na solução. MECANISMO DE CRESCIMENTO DO CRISTAL Núcleo (ou etapa de nucleação): Pequeno cristal com maior estabilidade, ou seja, mais difícil de dissolver e com aparência quase definida do cristal que queremos. Formado o núcleo é só uma questão de tempo para que mais moléculas sejam agregadas e dê forma definitiva ao cristal. Nucleação primária: Formação de agregados de moléculas que podem se manter próximas até a estabilização e crescimento com alcance da estabilidade, caracterizando o que chamamos de núcleo ou semente; Nucleação secundária: Ocorre quando a superfície de pequenos cristais presentes na solução há deposição de soluto gerando um cristal maior. MECANISMO DE CRESCIMENTO DO CRISTAL Nucleação homogênea: A formação de agregados ocorre a partir das moléculas de substâncias a ser precipitadas apenas, pode ser primária ou secundária. Nucleação heterogênea: Ocorre quando a presença de uma partícula estranha catalisa a formação do núcleo e o posterior crescimento do cristal. Cristal: Etapa final onde o cristal desejado já está formado e estável. EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO • Cristalizadores por resfriamento, • Cristalizadores-evaporadores, • Cristalizadores de resfriamento e evaporação. EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO Cristalizador Oslo – Cristalizador Evaporativo • Projeto o mais velho desenvolvido para a produção de grandes, cristais grosseiros; • Custo muito mais baixos (cristais grandes); • Os cristais não estão em contato com dispositivo da agitação ; • Baixa quantidade de energia exigida; • Permite ciclos longos da produção entre períodos de lavagem • Produtos típicos são: (NH4)2SO4, Na2SO4, AgNO3, mono glutamato de sódio hidratado, mono fosfato do amónio (MAP) EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO Cristalizador Oslo — Cristalizador Evaporativo Entrada de agua de enfriamiento o done nido pt: / Ju Condensador ee barométrico e — as” a 4 w Tubería de [E ips recirculación —. « — Cuerpo / > - Lam E femea, ] siri CE GAH Z ntrada N = / vapor da RM / N as Rompedor de remolinos intercambiador x ” de calor =... —Tuberia de circulación Salida del I Rê condensado a | y circulación 14 Junta do Freeido Se Descarga — expansión iq Deo del producto Didi J a ) —Meio =""/ | Bomba de = EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO e Cristalizador Swenson - Walker EQUIPAMENTOS DE CRISTALIZAÇÃO Cristalizador a vácuo • A evaporação é obtida pelo flash da solução quente num vaso a baixa pressão. • A energia para vaporização é obtida pelo calor sensível da carga RENDIMENTOS E BALANÇOS MATERIAL E DE CALOR Na maioria dos processos industriais de cristalização, a solução (licor mãe) e cristais sólidos estão em contato durante o tempo necessário para atingir um equilíbrio. Portanto, o licor- mãe é saturado a temperatura final do processo e pode determinar a concentração final do soluto na solução a partir da curva de solubilidade. Em seguida, o rendimento de cristal de um processo de cristalização pode ser calculada sabendo-se apenas a concentração do soluto inicial, a temperatura final e a solubilidade a essa temperatura. EXEMPLO 1 Uma solução salina de massa 10.000 kg que tem 30% (massa) de Na2CO3 se resfria até 293 K (20 ºC). O sal cristaliza como decahidratado. Qual será o rendimento dos cristais de Na2CO3.10H2O se a solubilidade é 21,5 kg de Na2CO3 anidro/100 kg de H2O total? Proceda os cálculos para os seguintes casos: a) Supondo que não evapora agua; b) Supondo que 3% do peso total da solução se perde por evaporação da agua durante o esfriamento. EXEMPLO 1 W kg H50 po treco Cotoces 1 | 10000 kg en solución | Enfriador y 'S kg en solución 30% Na; | cristalizador [ T25Fg NaCOyl00k HO ! h 1 à C kg de cristales, Na2C03 10H20