Aula 4 processos de separação de misturas, eta e petróleo

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Aula 4 processos de separação de misturas, eta e petróleo

  1. 1. Prof. Nicodemos quimicaealgomais.blogspot.com.br nicoquimica@yahoo.com.br Processos de separação de misturas, ETA e petróleo Prof Nicodemos
  2. 2. PARA COMEÇAR... A escolha dos melhores métodos para a separação de misturas exige um conhecimento de algumas das propriedades das substâncias presentes. • Dependendo da complexidade da mistura, será necessário usar vários processos diferentes em uma sequência baseada nas propriedades das substâncias presentes na mistura .
  3. 3. Prof. Nicodemos quimicaealgomais.blogspot.com.br nicoquimica@yahoo.com.br O nosso dia a dia Alguns exemplos: Escolha dos grãos de feijão para uma feijoada do domingo (catação); Remoção da casca do amendoim torrado por sopro (ventilação); Separação das moedas em função de seus tamanhos nas máquinas dos bancos (tamisação/peneiração).
  4. 4. Métodos de separação de misturas heterogêneas • SÓLIDO – SÓLIDO: – Catação – Ventilação – Levigação – Separação magnética – Cristalização fracionada – Dissolução fracionada – Peneiração – Fusão fracionada – Sublimação • SÓLIDO – LÍQUIDO: – Decantação – floculação – Centrifugação – Filtração simples – Filtração à vácuo • LÍQUIDO – LÍQUIDO: – Decantação • GÁS – SÓLIDO: – Decantação – Filtração
  5. 5. Métodos de separação de misturas homogêneas • SÓLIDO – LÍQUIDO: – Evaporação – Destilação simples • LÍQUIDO – LÍQUIDO: – Destilação fracionada • GÁS – GÁS: – Liquefação fracionada
  6. 6. Catação • É um método de separação bastante rudimentar, usado para separação de sistemas sólido- sólido. • Baseia-se na identificação visual dos componentes da mistura e na separação manual ou com o auxílio de uma pinça. • É o método usado na limpeza do feijão antes do cozimento .
  7. 7. Tamisação (peneiração) • Usada para separar sólidos constituintes de partículas de dimensões diferentes através de peneiras. • Industrialmente, usam- se conjuntos de peneiras superpostas que separam as diferentes granulações.
  8. 8. Ventilação • Método de separação para sistemas sólido-sólido, no qual o sólido menos denso é arrastado por uma corrente de ar. • Um bom exemplo é a separação das cascas de grãos de arroz, amendoim torrado, etc.
  9. 9. Levigação • A água corrente arrasta o componente menos denso e o mais denso deposita-se no fundo do recipiente. • É usada, por exemplo, para separar areia e ouro: a areia é menos densa e, por isso, é arrastada pela água corrente; o ouro, por ser mais denso, permanece no fundo da bateia .
  10. 10. Decantação • Permite a separação de líquidos imiscíveis (que não se misturam) ou de um sólido precipitado num líquido. • A fase mais densa deposita-se no fundo do recipiente. • Pode ser feita de duas formas: – Verte-se lentamente a mistura em outro frasco; – Com o auxílio de um sifão, transfere-se a fase menos densa para outro frasco (sifonação).
  11. 11. Decantação • No laboratório, para misturas de líquidos imiscíveis, usa-se funil de decantação ou funil de separação). • Num sistema formado por água e óleo, por exemplo, a água, por ser mais densa, localiza-se na parte inferior do funil e é escoada abrindo-se a torneira de modo controlado. • Pode-se ainda usar-se do princípio da decantação para a separação de misturas sólido-gás (câmara de poeira). • A mistura sólido-gás atravessa um sistema em ziguezague. O pó, por ser mais denso, deposita-se durante o trajeto .
  12. 12. Floculação • é o processo onde a água recebe uma substância química chamada de sulfato de alumínio. Este produto faz com que as impurezas se aglutinem formando flocos para serem facilmente removidos.
  13. 13. Filtração • É um método de separação muito presente no laboratório químico e também no cotidiano. • É usado para separar um sólido de um líquido ou sólido de um gás, mesmo que o sólido se apresente em suspensão. • A mistura atravessa um filtro poroso, onde o material particulado fica retido. • A preparação do café, o uso de o aspirador de pó são exemplos de filtração .
  14. 14. Evaporação • Método de separação de misturas sólido-líquido por evaporação do solvente, também conhecido como cristalização. • Em recipiente aberto, simplesmente, permite-se que o solvente evapore, deixando-se o sólido. • Nas salinas, o sal é obtido a partir da água do mar através desse processo .
  15. 15. Centrifugação • Usado para separação de mistura de sólidos e líquidos quando a dimensão das partículas sólidas é tão pequenas que provoca obstrução dos poros do filtro e faz com que sejam retidas pelo líquido. • Tubos de ensaio contendo a mistura são colocados em uma centrífuga, que os faz girar em posição quase horizontal à grande velocidade, aumentando assim a rapidez de depósito do sólido no fundo do tubo. Estado Inicial Estado Final Centrifugação Líquido Portador Líquido Flutuante Base Constituinte (líquido ou sólido) Esquema do Princípio da Centrifugação
  16. 16. Sublimação • Usado quando apenas um dos sólidos sublima (passa para o estado gasoso) quando aquecido. • São substâncias que podem ser separadas por sublimação: iodo, enxofre e naftaleno (naftalina). • Mais recentemente, tal propriedade passou a ser usada na impressão de camisetas. • Com uma impressora especial é preparado um desenho em uma folha de papel e, através de uma prensa térmica, a tinta sublima e se transfere para o tecido. • Tem a vantagem de não desbotar, mantendo a tonalidade original .
  17. 17. Destilação Simples • Método usado quando se deseja separar a substância sólida dissolvida do solvente e não se deseja perder este último (como ocorre no processo de evaporação). • Desta forma, o solvente é resfriado (condensado), sendo recolhido em outro frasco. • Aquece-se a mistura até atingir o ponto de ebulição do solvente. • Não existe necessidade de controle de temperatura, pois o ponto de ebulição do sólido é muito mais elevado que o do solvente .
  18. 18. Destilação Fracionada • Método usado para separação de mistura de líquidos. • Quanto mais distantes os pontos de ebulição dos componentes, mais eficiente será o processo de destilação. • A aparelhagem usada é a mesma de uma destilação simples, com o acréscimo de uma coluna de fracionamento, destilação ou retificação. • A separação ocorre na ordem crescente dos pontos de ebulição (PE).
  19. 19. Destilação Fracionada • Esse processo é muito usado, principalmente em indústrias petroquímicas, para separação dos diferentes derivados do petróleo. Neste caso, as colunas de fracionamento são divididas em bandejas ou pratos. • Esse processo também é muito usado no processo de obtenção de bebidas alcoólicas (alambique).
  20. 20. Separação Magnética • Também chamado de Imantação, nesse método de separação, um dos sólidos é atraído por um ímã. • Esse processo é usado em larga escala para separar alguns minérios de ferro de suas impurezas, como, por exemplo, separar do lixo objetos de metal que serão reciclados. • Outro exemplo simples é a separação de linha e agulha através de um imã. Imagem: Oguraclutch/ GNU Free Documentation License. Imagem: Palmer, Alfred T. / Public Domain.
  21. 21. Dissolução Fracionada • Também é conhecido como extração por solvente, é usada quando apenas um dos componentes apresenta solubilidade num dado solvente. • A mistura areia + sal é um bom exemplo de aplicação para este método. • Adicionando-se água, obtém-se a solubilização do sal. • Após uma filtração, a areia é separada, bastando realizar uma destilação simples ou evaporação para se separar o sal da água . sal + areia Adição de água Filtração Vaporização areia água + sal sal
  22. 22. Exercícios 1 - Associe as atividades diárias contidas na primeira coluna com as operações básicas de laboratório e fenômenos contidos na segunda coluna. Os números da segunda coluna, lidos de cima para baixo, são: a) 3, 2, 5, 4, 1 b) 1, 3, 4, 5, 2 c) 4, 3, 2, 1, 5 d) 3, 2, 4, 5, 1 e) 4, 1, 5, 3, 2 (1) Preparar um refresco de cajá a partir do suco concentrado. (2) Adoçar o leite. (3) Preparar chá de canela. (4) Usar naftalina na gaveta. (5) Coar a nata do leite. ( ) sublimação ( ) diluição ( ) filtração ( ) extração ( ) dissolução 4 1 5 3 2
  23. 23. Exercícios 2 - Têm-se os seguintes sistemas: I. areia e água II. álcool (etanol) e água III. sal de cozinha (NaCl) dissolvido em água. Cada um desses sistemas foi submetido a uma filtração em funil com papel e, em seguida, o líquido resultante (filtrado) foi aquecido até sua total evaporação. Pergunta-se: a) Qual sistema deixou um resíduo sólido no papel após a filtração? O que era esse resíduo? b) Em qual caso apareceu um resíduo sólido após a evaporação do líquido? O que era esse resíduo? a) Sistema I A areia seria o resíduo sólido que seria retido pelo papel de filtro. b) Sistema III Após a evaporação da água, restaria apenas o NaCl no fundo de recipiente. Pedra de sal cristalizado
  24. 24. Prof. Nicodemos quimicaealgomais.blogspot.com.br nicoquimica@yahoo.com.br Tratamento de água E suas separações de mistura
  25. 25. Definição • Tratamento de Água é um conjunto de procedimentos físicos e químicos que são aplicados na água para que estas fique em condições adequadas para o consumo, ou seja, para que a água se torne potável. O processo de tratamento de água a livra de qualquer tipo de contaminação, evitando a transmissão de doenças.
  26. 26. a) Padrões de potabilidade A água própria para o consumo, ou água potável, deve obedecer certos requisitos na seguinte ordem: organolética: não possui odor e sabor objetáveis; física: ser de aspecto agradável; não ter cor e turbidez acima do padrão de potabilidade; química: não conter substâncias nocivas ou tóxicas acima dos limites de tolerância para o homem; biológica:não conter germes patogênicos.
  27. 27. Tratamento de água Etapas do Tratamento de água 1) Aplicação de cal e coagulante: na chegada à estação de tratamento, a água bruta recebe, quando necessário, a aplicação de cal para a correção do pH. Aplica-se o coagulante ( Sulfato de alumínio) ao passar na calha parshall, que provoca a mistura rápida do coagulante à água, e faz-se a medição da água que está entrando na ETA( Estação de Tratamento de Água ).
  28. 28. 2) Floculação - Após a mistura rápida ou a coagulação, a água segue para os tanques de floculação, onde a água vai ser ligeiramente agitada estimulando a produção dos flocos 3) Decantação - Logo depois de passar pelos floculadores, a água floculada entra nos tanques decantadores, onde os flocos, por serem mais pesados que a água, depositam-se no fundo e a água é recolhida na superfície.
  29. 29. 4) Filtração - Depois da decantação, a água passa pelos filtros. Os filtros são compostos por camadas de carvão mineral e areia de várias espessuras para a retirada das partículas de sujeira ou mesmo microrganismos maiores que se encontram na água.
  30. 30. Após esta seqüência, são adicionados os seguintes produtos químicos: Cloro - É usado para desinfecção da água eliminando os microrganismos que podem prejudicar a saúde. Flúor - Atua na prevenção das cáries dentárias na faixa etária de 0 a 14 anos. Cal - Produto químico específico que funciona para eliminar a acidez da água devido aos produtos adicionados anteriormente. A partir destes processos a água estará tratada e própria para consumo. A água, depois de utilizada pela população, torna-se esgoto. E este, em sua maioria, é líquido pois é composto de águas servidas resultantes de lavagem de pisos, roupas, utensílios de cozinha, banho, etc.
  31. 31. Etapas do tratamento • Laboratório : cada ETA possui um laboratório que processa análises e exames físico-químicos e bacteriológicos destinados à avaliação da qualidade da água desde o manancial até o sistema de distribuição. Além disso, existe um laboratório central que faz a aferição de todos os sistemas e também realiza exames especiais como: identificação de resíduos de pesticidas, metais pesados e plâncton. Esses exames são feitos na água bruta, durante o tratamento e em pontos da rede de distribuição, de acordo com o que estabelece a legislação em vigor.
  32. 32. Tempo de Decomposição
  33. 33. Formação do Petróleo O petróleo se formou há milhões de anos, quando a matéria orgânica derivada de organismos marinhos e terrestres e depositada em ambientes sedimentares se maturou pela ação de micróbios, calor e pressão. Assim, os tipos de compostos presentes refletem a fonte de matéria-prima. Como resultado, a natureza do petróleo varia com a sua localização geográfica, fonte da matéria-prima, e história geológica. O petróleo é considerado uma fonte de energia não renovável, de origem fóssil e é matéria prima da indústria petrolífera e petroquímica
  34. 34. PETRÓLEO BRUTO CONTÉM EM MÉDIA: Carbono - 84% Hidrogênio - 14% Enxofre - de 1 a 3% (sulfeto de hidrogênio, sulfetos, dissulfetos, enxofre elementar) Nitrogênio - menos de 1% (compostos básicos com grupos amina) Oxigênio - menos de 1% (encontrado em compostos orgânicos como o dióxido de carbono, fenóis, cetonas e ácidos carboxílicos) Metais - menos de 1% (níquel, ferro, vanádio, cobre, arsênio) Sais - menos de 1% (cloreto de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de cálcio)
  35. 35. O petróleo bruto possui em sua composição uma cadeia de hidrocarbonetos, cujas frações leves formam os gases e as frações pesadas o óleo cru. A distribuição destes percentuais de hidrocarbonetos é que define os diversos tipos de petróleo existentes no mundo.
  36. 36. Os produtos que podem ser obtidos a partir de um barril de óleo cru típico, que contém 42 galões ou 159 litros, são mostrados abaixo:
  37. 37. O petróleo bruto, tal como sai do poço, não tem aplicação direta. Para utilizá-lo, é preciso fracioná- lo em seus diversos componentes, processo que é chamado de refino ou destilação fracionada. Para isso, aproveitam-se os diferentes pontos de ebulição das substâncias que compõem o óleo, separando-as para que sejam convertidas em produtos finais REFINO DO PETRÓLEO
  38. 38. O processo de refino A primeira etapa do refino, consiste na destilação fracionada que é feita na Unidade de Destilação Atmosférica, por onde passa todo o óleo cru a ser refinado. O óleo pré-aquecido penetra na coluna ou torre de fracionamento que possui uma série de pratos. O petróleo aquecido sobe pela coluna e à medida que vai passando pelos pratos sofre condensação, separando-se em diversas frações
  39. 39. As frações e seus pontos de ebulição
  40. 40. Esquema completo
  41. 41. A indústria petroquímica é definida basicamente, em função de suas matérias-primas, com a indústria orgânica sintética, que obtém seus produtos a partir de frações do petróleo e do gás natural. A petroquímica engloba mais de 1.000 produtos individuais, produzidos em gerações sucessivas que interligam as matérias-primas petrolíferas com as indústrias de transformação, produtos de bens de consumo final A indústria petroquímica: conceituação
  42. 42. Podem ser distinguidos três gerações industriais na cadeia produtiva da atividade petroquímica: Indústrias de 1ª geração Fornecem os insumos petroquímicos brutos, tais como eteno, propeno, butadieno, etc; Indústrias de 2ª geração Transformam os insumos petroquímicos brutos nos chamados insumos petroquímicos finais, como polivinilcloreto (PVC), poliésteres, óxido de etileno, resinas poliéster, etc; Indústrias de 3ª geração Transformam os insumos petroquímicos finais em produtos quimicamente modificados que serão fornecidos como produtos de consumo. São subdivididas em 5 segmentos básicos, conforme os tipos de produtos e os mercados atingidos. São eles: -Fertilizantes -Plásticos -Fibras -Elastômeros -Detergentes
  43. 43. NAFTA É uma fração líquida e incolor do refino do petróleo, ou do próprio gás natural tratado, os sofisticados processos petroquímicos são capazes de quebrar, recombinar e transformar as moléculas originais dos hidrocarbonetos presentes no petróleo ou no gás, gerando, em grande escala, uma diversidade de produtos, os quais, por sua vez, irão constituir a base química dos mais diferentes segmentos da indústria em geral. É a matéria-prima básica para a produção do plástico. A Petrobras é a única produtora de nafta petroquímica no Brasil, atendendo à demanda nacional com produção própria e por importações. INSUMOS PARA A PETROQUÍMICA
  44. 44. PRÉ-SAL
  45. 45. Entenda o que é a camada pré-sal A chamada camada pré-sal é uma faixa que se estende ao longo de 800 quilômetros entre os Estados do Espírito Santo e Santa Catarina, abaixo do leito do mar, e engloba três bacias sedimentares (Espírito Santo, Campos e Santos). O petróleo encontrado nesta área está a profundidades que superam os 7 mil metros, abaixo de uma extensa camada de sal que, segundo geólogos, conservam a qualidade do petróleo (veja figura abaixo). Vários campos e poços de petróleo já foram descobertos no pré-sal, entre eles o de Tupi, o principal. Há também os nomeados Guará, Bem-Te-Vi, Carioca, Júpiter e Iara, entre outros.
  46. 46. Um comunicado, em novembro do ano passado, de que Tupi tem reservas gigantes, fez com que os olhos do mundo se voltassem para o Brasil e ampliassem o debate acerca da camada pré-sal. À época do anúncio, a ministra Dilma Rousseff (Casa Civil) chegou a dizer que o Brasil tem condições de se tornar exportador de petróleo com esse óleo. Tupi tem uma reserva estimada pela Petrobras entre 5 bilhões e 8 bilhões de barris de petróleo, sendo considerado uma das maiores descobertas do mundo dos últimos sete anos. Para termos de comparação, as reservas provadas de petróleo e gás natural da Petrobras no Brasil ficaram em 13,920 bilhões (barris de óleo equivalente) em 2007, segundo o critério adotado pela ANP (Agência Nacional do Petróleo). Ou seja, se a nova estimativa estiver correta, Tupi tem potencial para até dobrar o volume de óleo e gás que poderá ser extraído do subsolo brasileiro. Estimativas apontam que a camada, no total, pode abrigar algo próximo de 100 bilhões de boe (barris de óleo equivalente) em reservas, o que colocaria o Brasil entre os dez maiores produtores do mundo.
  47. 47. A Petrobras planeja instalar um projeto-piloto para a exploração da área de Tupi entre 2010 e 2011; a exploração comercial está prevista para 2013. Inicialmente, a unidade produzirá 100.000 barris diários de óleo, mas ainda não está definido o verdadeiro potencial comercial da jazida. Analistas estimam que os poços poderiam gerar cinco vezes mais.

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