Quimica Industrial

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Quimica Industrial

Universidade Virtual Africana
TABELA DE CONTEÚDOS
I. Química Industrial
3
II. Pré-requisitos do Curso ou Conhecimentos
3
III. Tempo
3
IV. Materiais
4
V. Justificativa/Fundamentação do Módulo
4
VI. Conteúdo
5
6.1. Vista Geral
5
6.2. Plano Geral
5
6.3. Gráfico Organizador
7
VII. Objectivos Gerais
8
VIII. Actividades Específicas de Aprendizagem
8
IX. Pré-avaliação
11
X. Lista Compilada de todos Conceitos Chaves (Glossário)
14
XI. Lista Compilada de Leituras Obrigatórias
15
XII. Lista Compilada de Recursos
16
XIII. Lista Compilada de Conexões Úteis
17
XIV. Actividades de Aprendizagem
20
XV. Síntese de Módulo
162
XVI. Avaliação Somativa
163
XVII. Referências
165
XVIII. Registo de Estudantes
166
XIX. Autor Principal do Módulo
166
XX. Estrutura da Pasta
167
1
2
Page 3:
I. Química Industrial
Por Dr. Helen Njeri Njenga, Universidade de Nairobi e Wiliamo Wanasolo
II. Pré-requisitos do Curso ou Conhecimento
Módulo 5
Unidade I
Química Orgânica Básica
Unidade II
Hidrocarbonetos
Unidade III
Haletos de Alcanos
Unidade IV
Aminas
Módulo 6
Unidade I
Álcoois e éteres
Unidade III
Ácidos carboxílicos e seus derivados
Módulo 7
Unidade I
Benzeno e seus derivados
Unidade III
Compostos heterecíclicos
Módulo 9
Termoquímica
Princípios químicos de constituintes variáveis
III. Tempo
Esta unidade vai requerer 120 horas

Unidade 1 Introdução a química industrial e química industrial (15 hrs)

Unidade 2 Operações unitárias e processos unitários (20 hrs)

Unidade 3 Química inorgânica industrial I (Metalurgia extractiva) (10 hrs)

Unidade 4 Química inorgânica industrial II (cloroalcalis; amónia, ácido sulfúrico,
fertilizantes e cimento) (20 hrs)

Unidade 5 Química orgânica industrial I (Petróleo, petroquímica e polímeros) (25 hrs)

Unidade 6 Química orgânica industrial II (Fermentação, Etanol, Farmacêuticos, sabões e
detergentes) (25 hrs)
3
Page 4:
IV. Materiais
Você vai precisar dos seguintes instrumentos e recursos para completar este módulo:
Computador, CD-ROM e uma biblioteca electrónica

Para acessar este módulo, exames e outros materiais relevantes

Para acessar outros materiais referenciais sugeridos
Livros recomendados e outros materiais de referência

Para apoiar a aprendizagem e compreensão posterior dos tópicos do módulo
V. Fundamentação/Justificativa do Módulo
Química industrial trata da produção comercial de químicos e produtos relacionados provenientes
da matéria-prima natural e seus derivados. Ela permite a humanidade experimentar os benefícios
da química, quando ela ‘e aplicada para exploração de materiais e energia. Quando aplicamos a
química para a transformação de materiais e energia para fazer produtos usáveis, isto resulta no
crescimento e melhoramento de áreas tais como, produção de alimentos, saúde e higiene, casas
e vestuário. O crescimento económico de países industrializados depende na indústria
manufactureira de produtos acabados. A finalidade do estudo da química industrial na
universidade é para tentar colocar uma ponte entre a química clássica e como a química é
aplicada na indústria. A química industrial está altamente globalizada e produz milhares de
químicos a partir de uma larga variedade de matérias-primas, através de variadas tecnologias
para variados fins e uso. Por isso, é importante basear o estudo da química industrial na
compreensão da estrutura da indústria e de operações unitárias e processos unitários que
compõem processos químicos. Com base nas fontes de matérias-primas e da química envolvida,
nós achámos mais fácil estudar química industrial inorgânica e química industrial orgânica
separadamente. Através da electrólise da salmoura nós obtemos cloro e hidróxido se sódio,
ambos reagentes importantes em sínteses orgânica de produtos tais como petroquímicos e
detergentes. Fixando nitrogénio nós obtemos amónia, a partir da qual podemos fazer fertilizantes.
A partir do enxofre nós obtemos o ácido sulfúrico, que nos usamos no fabrico de fertilizantes
fosfatados. Minérios, além de ser matérias-primas para produtos químicos básicos são a fonte de
alguns metais puros que nós usamos noutros sítios na construção civil, manufactura de
equipamentos, máquinas e joalharia. Passando agora para a química orgânica industrial, nós
4
usamos o petróleo como fonte de produtos petroquímicos e polímeros sintéticos. Fermentação
permite-nos converter material orgânico natural em produtos químicos, alguns como a penicilina,
sendo um ingrediente de produtos farmacêuticos. A partir de óleos naturais e gorduras nós
obtemos sabões e detergentes.
Page 5:
VI. Conteúdo
6.1. Vista Geral
Este módulo começa por definir química industrial e depois dá uma vista da indústria química, sua
posição na economia geral, sua classificação em termos de processos químicos que o
caracterizam. Para permitir o estudo de processos químicos seleccionados, operações unitárias e
processos unitários, especialmente aquelas que são relevantes nas actividades de aprendizagem
posterior, são então cobertas na unidade 2. Com este background será então fácil estudar química
industrial inorgânica e química industrial orgânica. O estudo da metalurgia extractiva na unidade 3,
traz o conhecimento sobre redução do tamanho unidades de operações de separação estudado
anteriormente, bem como a conversão química que tem lugar durante o piro processamento. A
metalurgia extractiva do ferro, cobre, alumínio é incluída. Na unidade 4, nós focalizamos a nossa
atenção em alguns processos básicos da química industrial inorgânica que sintetiza produtos a
partir de uma variedade de matérias-primas derivadas do ambiente natural. Eles incluem a
manufactura do cloro e hidróxido de sódio a partir da salmoura, amónia a partir de metano e
nitrogénio, ácido sulfúrico a partir de enxofre, fertilizantes e cimento a partir de minérios. O estudo
da química industrial orgânica começa com a refinaria do petróleo seguido da manufactura de
produtos petroquímicos seleccionados e polímeros. O módulo fecha com o estudo do etanol,
produtos farmacêuticos, sabões e detergentes. Estes são produtos de alto valor, alguns dos quais
são produzidos através da rota de fermentação.
6.2. Plano Geral
Unidade 1: Introdução a química industrial (15 hrs)

Introdução a química industrial

Classificação da química industrial

Matérias-primas para a indústria química

Operações unitárias e processos unitários que compõem processos químicos

Diagrama de produção

Equilíbrio de materiais e energia
Unidade 2: Operações unitárias e processos unitários (20hrs)

Redução e alargamento do tamanho

Separação magnética e electrostática

Flotação em espuma

Destilação fraccionada

Processos unitários
Page 6:
Unidade 3: Química Industrial Inorgânica Parte I: Metalurgia Extractiva (10 hrs)

Minerais de minérios

Minérios

Piro processamento

Refinando

Metalurgia extractiva do ferro

Metalurgia extractiva d alumínio

Metalurgia extractiva do cobre
Unidade 4: Química Industrial Inorgânica Parte II: Cloro-alcalis, Amónia, Ácido Sulfúrico,
fertilizantes, Cimento (25 hrs)

Hidróxido de sódio e cloro

Amónia

Ácido sulfúrico

fertilizantes

Cimento
5
6
Unidade 5: Química Industrial Orgânica Parte I: Petróleo, Produtos Petroquímicos e
Polímeros (25 hrs)

Processamento do petróleo

Produtos petroquímicos

Polímeros
Unidade 6: Química Industrial Orgânica Parte II: Fermentação, Etanol, Produtos
Farmacêuticos, Sabões e Detergentes (25 hrs)

Fermentação

Etanol

Produtos farmacêuticos

Sabões e detergentes
Page 7:
6.3. Gráfico Organizador
7
Química Industrial
Química Industrial
Geral
Introdução a química
industrial e indústria
química
Operações unitárias e
processos unitários
Química Industrial
Inorgânica
Metalurgia extractiva
Cloro-alcalis,
ammonia, ácido
sulfúrico, fertilizantes,
cimento
Química Industrial
Orgânica
Petróleo, produtos
petroquímicos e
polímeros
Fermentação, etanol,
produtos
farmacêuticos, sabões
e detergenntes
8
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VII. Objectivos Gerais
No final deste módulo você deveria ser capaz de:
I. Classificar a indústria química em termos de produtos, matéria-prima, escala e tipos de
transformação.
II. Descrever princípios de operação de operações unitárias e processos unitários
seleccionados.
III. Descrever a extracção de metal em geral e metalurgia extractiva do ferro, alumínio e
cobre em particular.
IV. Discutir com apoio de diagramas, equações, condições de operação e princípios do
equipamento da produção do cloro, hidróxido de sódio, amónia, ácido sulfúrico,
fertilizantes e cimento.
V. Explicar, usando diagrama e equações como o petróleo bruto é refinado, como alguns
produtos petroquímicos e polímeros são sintetizados.
VI. Discutir a teoria da fermentação e suas aplicações na produção do etanol, na produção de
alguns produtos farmacêuticos, sabões e detergentes.
VIII. Objectivos Específicos da Aprendizagem
(Objectivos Instrucionais)
Unidade 1: Introdução a Química Industrial e Indústria Química
No final desta unidade, você deveria ser capaz de:
a. Distinguir a química clássica da química industrial
b. Classificar a química industrial em termos de escala, matéria-prima, finalidade do uso e
valor adicional
c. Distinguir operações unitárias de processos unitários
d. Descrever processos químicos através de diagramas
e. Fazer equilíbrios materiais para processos simples
Unidade 2: Operações Unitárias e Processos Unitários
9
a. Alistar as várias razões para se proceder à redução e alargamento do tamanho na
indústria química
b. Descrever o princípio de operação em alguns equipamentos de redução de tamanho e no
equipamento de alargamento do tamanho.
c. Explicar como materiais industriais podem ser separados com base nas suas diferenças
de magnéticas, electrostáticas, hidrofóbicas e volatilidade, respectivamente
d. Discutir vários processos orgânicos unitários, incluindo a polimerização, alquilação,
hidrólise e suas aplicações na indústria química
Unidade 3: Química Industrial Inorgânica Parte I: Metalurgia Extractiva
a. Descrever as várias etapas por que passa o minério num processo típico de
transformação do minério
b. Escrever a equação da calcinação e enferrujamento
c. Explicar o que acontece durante a fusão
d. Descrever a metalurgia extractiva do ferro
e. Descrever a metalurgia extractiva do alumínio
f.
Descrever a metalurgia extractiva do ferro
Unidade 4: Química Industrial Inorgânica Parte II: Cloroalcalís, Amónia, Ácido Sulfúrico,
Fertilizantes e Cimento.
a. Descrever, usando equações e diagrama, o processo electrolítico para a produção do
hidróxido do sódio e cloro, usando mercúrio, diafragma e membrana celular
b. Explicar como amónia é produzida a partir de metano e ar através do processo de Haber
c. Descrever o processo de contacto para a manufactura do ácido sulfúrico
d. Discutir os vários tipos de fertilizantes e manufactura de fertilizantes fosfatados
e. Descrever, usando diagramas, equações e operações unitárias para a manufactura de
cimento Portland.
Universidade Virtual Africana 10
Unidade 5: Química Industrial Orgânica Parte I: Petróleo, Produtos Petroquímicos e
Polímeros
a. Descrever a ocorrência e extracção do petróleo
b. Explicar os propósitos e aplicações da destilação fraccionada, cracking catalítico e
reformulação catalítica durante o processamento do petróleo
c. Descrever, usando equações e diagramas, a manufactura de alguns produtos
petroquímicos, nomeadamente ácido adípico e ftálico anidrido
d. Categorizar as reacções de polimerização, polímeros e produtos poliméricos
e. Descrever os usos de vários plásticos
f.
Explicar como são manufacturadas as borrachas polietileno e estireno-butadieno.
Unidade 6: Química Industrial Orgânica Parte II: Fermentação, Etanol, Produtos
Farmacêuticos, Sabões e Detergentes.
a. Discutir factores que afectam a viabilidade da rota de fermentação e àquelas que afectam
o produto da fermentação
b. Descrever o processo de manufactura do etanol através da fermentação
c. Dar uma breve história da indústria farmacêutica e do papel desempenhado pelos
antibióticos
d. Descrever o processo de produção de dois produtos farmacêuticos: penicilina e aspirina
e. Descrever o processo de produção do sabão
f.
Descrever os vários tipos de polimento
g. Descrever como os detergentes são manufacturados.
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IX. Pré-avaliação
Título da pré-avaliação: Teste de pré-avaliação da Química Industrial.
9.1. Justificativa
O propósito deste teste é avaliar o seu conhecimento actual da química que é um pré-requisito
para uma aprendizagem com sucesso deste módulo. Para fazer este teste, você vai necessitar:
1. Uma calculadora
2. Uma lista de elementos químicos com símbolos, número atómico e massa atómica
3. Tabela de conversão para unidades científicas
Questões
1. Converta as seguintes:
a) 140º F para oC
b) 2 atm pata KPa
c) 50 Kv
d) 50 Kcal para KJ
e) 0.3 Kmoles de carbonato de sódio para Kg de carbonato de sódio
2. Calcule a % de nitrogénio em cada um dos fertilizantes de nitrogénio.
a) Nitrato de amónio
b) Amónia
c) Fosfato de diamónia
3. Quais são os agentes oxidantes nas seguintes reacções redoxes dadas abaixo:
a) 4Fe…………..
b) Cl2…………..
c) H2
4. 0.103 g da amostra de NH 4 NO 3 necessita de 12.8ml de de NaOH a 0.101 M para neutralização.
Qual é a percentagem de pureza da amostra?
5. Escreva equações que mostram que cal apagada (CaO) e cala viva (Ca(OH) 2 ) começa com a
pedra calcária.
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6. Al 2 O 3 é um óxido anfotero. Explica o que isso significa isso.
7. (a). Calcule o calor produzido em KJ por grama de ZnS a partir da seguinte equação:
2ZnS……………………………………………………………
(b) Calcule a molaridade de uma solução aquosa do ácido fosfórico (H 3 PO 4 ) a 35.4%
massa/volume.
8. Explique como é que a presença de catalisador ajuda a progressão da seguinte reacção:
A + BC + D
9. (a) Escreva a expressão da constante de equilíbrio para a seguinte equação:
PCl 5 ……………….
(b) Qual é a constante de equilíbrio para a reacção na alínea (a) se a concentração de equilíbrio
no vaso de 12 litros for de 0.21 moles de PCl 5 e 0.32 moles de Cl 2 ?
10. (a) Calcule a massa molar da molécula de polietileno –(CH 2 -CH 2 ) n - contidos em n = 10,000.
(b) Quantos litros de ar (assumindo que por volume existe 78% de N 2 e 22% O 2 ) são necessários
para uma combustão completa de 1.0 litros de octano C 8 H 18 cuja a densidade é de 0.70g/ml.
Assuma que a densidade do ar é de 1.29g/ml.
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9.2. Respostas Chaves
Questões
1.
a
b
c
d
2.
a
b
c
d
3.
a
b
c
d
4.
5.
6
7.
a
b
9.
10.
a
b
11
a
b
TOTAL:
Resposta
Notas
Page 14
X. Conceitos Chaves
Alquilação é a introdução de um radical alquil por substituição ou adição num composto orgânico.
Antibióticos são substâncias químicas que podem inibir o crescimento ou mesmo destruir
microrganismos patogénicos.
Cracking catalítico é a quebra de um hidrocarboneto complexo em moléculas simples, de modo
a aumentar a qualidade e quantidade de hidrocarbonetos de menor peso molecular, produtos mais
desejados e diminuir a quantidade de produtos residuais.
Reformulação catalítico ë o processos usado para converter naftas de baixo octano em
compostos de alto octano, tais como tolueno, benzeno, xileno e outros aromáticos que são úteis
na produção de gasolina e processamento de produtos petroquímicos.
Emulsão polimerização é um processo de polimerização de radical livre que ocorre numa
emulsão, consistindo em água, monómero, polidor e outros aditivos.
Fermentação é uma reacção onde a matéria-prima é convertido em produto através da acção de
microrganismos ou através de enzimas.
Fertilizantes são produtos químicos fornecidos às plantas para promover o crescimento.
Química industrial é o ramo da química que utiliza procedimentos químicos e físicos para a
transformação de matéria-prima natural e seus derivados em produtos que são benéficos para a
humanidade.
Equilíbrio de materiais é a aplicação das leis de conservação de massa em forma de equação
para satisfazer o equilíbrio total de massas, componentes e espécies atómicas durante o
processo.
Tratamento de minério é o processo de pré-tratamento de minérios principalmente através de
processos físicos para afectar a concentração de minerais valiosos e para render o material
enriquecido em condições físicas adequadas para operações subsequentes.
Plástico ë um material que contém como ingrediente essencial uma substância orgânica de largo
peso molecular, é sólido no seu estado final, em alguns estágios da sua manufactura ou nos
artigos finais, pode ser moldado por fluxo.
Polidor é um composto constituído por cauda longa, linear e não-polar (hidrofóbica) e uma cabeça
polar (hidrofílica) que baixa a superfície de tensão da água e permite óleo formar uma emulsão
com água.
Operações unitárias são etapas de tratamento físico empregues em processos químicos ou para
transformar matéria-prima e produtos em formas desejadas.
Processos unitários são transformações químicas ou conversões que toma lugar nesse
processo.
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XI. Leituras Obrigatórias
Leitura # 1
Referência completa: Química industrial: da Wikipedia, como uma enciclopédia livre:
http://en.wikipedia.org/Chemical_industry
Resumo: A Química Industrial compreende companhias que produzem produtos químico
industriais. É central para o mundo económico moderno, convertendo matéria-prima (óleo, gás
natural, ar, água, metais, minerais) em diferentes produtos. Neste site produtos químicos são
categorizados e podem ser pesquisados em nome de produto, categoria do produto,
tecnologia, etc. Ligações relacionadas e referências são também fornecidas.
Justificativa: Unidade I deste artigo trata da classificação geral e composição da indústria
química. Visita a este site vai-lhe permitir ver quão largo é o campo da manufactura
química.
Leitura # 2
Referência completa: Emulsão polimerização: da Wikipedia, como uma enciclopédia livre:
http://en.wikipedia.org/Emulsion_polymerization
Resumo: Este site fornece a história, teoria, processos de manufactura e vários ingredientes
(monómeros, co-monómeros, iniciadores, polidores, não-polidores estabilizadores outros
ingredientes) e aplicações de emulsão polimerização. Informações sobre vários polímeros
produzidos através de polimerização por emulsão podem ser acessadas a partir deste sítio.
Justificativa: Teoria de polimerização por emulsão ‘e estudada na unidade 2 e aplicada na
unidade 5 na manufactura de dois polímeros. O site vai-lhe expor a muito mais informações sobre
a polimerização.
Leitura # 3
Referência completa: Metalurgia extractiva: da Wikipedia, como uma enciclopédia livre:
http://en.wikipedia.org/Extratuve_metallurgy
Resumo: Este site fornece definições e breve discussão sobre as tecnologias básicas usadas na
extracção de metal. Ele inclui processamento de mineral pirometalurgia e hidrometalurgia. Pode
ser acessada nesse site a metalurgia extractiva de vários metais.
Justificativa: o site e suas conexões dão uma boa vista geral da metalurgia extractiva. Ele
suplementa informações dadas na unidade 3 na metalurgia extractiva do cobre, alumínio e ferro.
Page 16:
Leitura # 4
Referência
completa:
Fertilizantes:
da
Wikipedia,
como
uma
enciclopédia
livre:
http://en.wikipedia.org/fertilizer
Descrição: Aqui você vai encontrar a história da indústria de fertilizantes, informações sobre
macronutrientes e micronutrientes, fertilizantes de nitrogénio e fertilizantes orgânicos. Ligações
para tópicos relacionados são dadas.
Justificativa: Esta leitura vai suplementar o que é providenciado neste módulo no tópico sobre
fertilizantes.
XII. Recursos Obrigatórios
Referência completa: CD acompanhando este módulo
Pastas em PDF
Pdf.alumínio
Cloroalquil e electrólise de alumínio.pdf
Amónio próximo passo.pdf
Cimento.pdf
Ácido nítrico e ácido adípico.pdf
10Jpolietileno.pdf
09E-SBRP sumário sobre polímero 16 de Julho.pdf
Produção de antibióticos.pdf
Sabões e detergentes.pdf
Resumo: As pastas acima providenciam material de leitura que podem lhe ajudar como recursos
materiais suplementares para este módulo.
Justificativa: Os recursos materiais fornecidos dão explicações detalhadas sobre teoria,
processos de manufactura e outras informações sobre alguns produtos cobertos neste módulo.
Esses produtos incluem alumínio. Amónia, cimento, ácido adípico, polietileno, e borracha de
estireno butadieno, antibióticos, sabões e detergentes.
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XIII. Ligações Úteis
Ligação Útil # 1
Título: Processo de diagrama fluido.
URL: http://commons.wikimedia.org/wiki/category:Process_flow_diagrams
Descrição: Este sítio de rede trata exclusivamente de processos de diagramas e outros
diagramas de ensino e fotografias de equipamento industrial e fábricas.
Justificativa: O site pode melhorar a sua compreensão e apreciação sobre como os processos
de descrição são apresentados em forma de diagrama.
Ligação útil # 2
Título: Como são produzidos os produtos.
URL: www.madehow.com
Descrição: Este site dá explicações e detalhes sobre processos de manufactura de uma larga
variedade de produtos, incluindo alguns produtos químicos. O site providencia descrições sobre o
processo de manufactura passo-a-passo, complementados com ilustrações e diagramas. Cada
produto possui informações gerais relacionadas, tais como história, como funciona, matéria-prima
usada,
aplicações
do
produto,
produtos
secundários
formados,
possíveis
futuros
desenvolvimentos, procedimentos de controlo de qualidade, etc. A informação está arranjada em
sete volumes.
Justificativa: Você vai encontrar informação útil sobre aspirina no volume 1, acril plásticos,
poliéster, gasolina e sabões no volume 2, antibióticos no volume 4 e alumínio no volume 5. Esta
informação é relevante para várias secções deste módulo.
Ligação útil # 3
Título: Engenharia mineira
URL: http://www.mine-engineer.com/
Descrição: O site com informações sobre a mineração de minerais, carvão, processamento de
minerais, preparação de carvão, equipamento usado na mineração e processos industriais. Outros
tópicos relacionados estão inclusos.
Descrição: Neste sítio de rede informação para suplementar o que é apresentado neste módulo
será encontrado em tópicos como, cobre, alumínio, cimento, processamento de minerais de
fosfato, operações unitárias envolvendo a redução do tamanho e separação.
Ligação útil # 4
Título: Electroquímica
URL: http://electrochem.cwru.ed/encycl
Descrição: Este site dá informações úteis sobre a aplicação industrial da electroquímica.
Justificativa: Um artigo deste sítio de rede cobre a história da produção de alumínio de Bayer,
Hall-Heroult e outros processos alternativo.
Ligação útil # 5
Título: Recursos químicos
URL: http://www.cheresources.com/
Descrição: Este sítio providencia conteúdos e instrumentos para engenharia química em todo
mundo. Este site tem muitos recursos de engenharia química gratuitos, bem como conteúdos
primários e programas informáticos de onde os visitantes podem escolher. Alguns dos artigos
gratuitos têm como alvo os estudantes.
Justificativa: Esta é uma ligação útil para pesquisa de informações detalhadas sobre processos
químicos tecnológicos para produtos tais como amónia, ácido sulfúrico e outros cobertos neste
módulo. Alguns dos artigos são revistas de referências.
Ligação útil # 6
Título: O processo de contacto
URL: http://uk.encarta.msn.com/media_761566936/Sulphuric_Acid.html
Descrição: Esta página descreve o processo de contacto para a manufactura do ácido sulfúrico.
Justificativa: O artigo explica as razões para as condições usadas no processo. Olha para o
efeito das proporções, temperatura, pressão e catalisador na composição da mistura de equilíbrio,
a velocidade de reacção e a economia do processo.
Ligação útil # 7
Título: Inteligência química
URL: http://www.icis.com/chemical/intelligence.aspx
Descrição: Inteligência química ‘e um directório de produtos químicos, providenciando
informações sobre produtos químicos cobertos pela ICIS. Página de produtos químicos de A-Z
conduz a informações que você pode precisar sobre qualquer produto químico.
Justificativa: Todas categorias de produtos químicos industriais, inclui os produtos químicos e
materiais produzidos na indústria química em grandes quantidades. O site também aborda os
principais produtos petroquímicos intermediários que são produzidos a partir de oleofinas
primárias e aromático, blocos construtores que depois são processados em monómeros,
detergentes, adesivos, solventes, plasticizações, lubrificantes e polímeros.
Ligação útil # 8
Título: Equipamento Laboratorial
URL: http://www.setlaboratories.com/
Descrição: Este site possui uma valiosa informação sobre a refinação do petróleo.
Justificativa: Tópicos cobertos neste site inclui história da refinaria do petróleo, extracção do
crude e composição, processo de refinaria com o diagrama de fluxo e detalhada explicação. Você
vai achar este módulo útil quando estiver a estudar o módulo 5.
Ligação útil # 9
Título: Acesso e Excelência
URL: http://www.accessexcellence.com/
Descrição: este site é um centro de recursos para ciências da vida incluindo biotecnologia. Um
dos sites Biotech Applied olha para aplicações práticas da biotecnologia e estratégias de
introdução de biotecnologia nas salas de aulas. Ele também dá oportunidade para interagir e
colaborar com cientistas, professores e outros para explorar os avanços da ciência.
Justificativa: um site particular:
(http://www.accessercellence.org/LC/SS/ferm_biography.html) trata de fermentação.
Ligação útil # 10
Título: Sabões e Detergentes
URL: http://www.cleaning101.com/cleaning/chemistry/soapchem2.com
Descrição: Este sítio é para associações de detergentes e sabões que representa a manufactura
de produtos caseiros, produtos de limpeza industrial e institucional, produtores e fornecedores de
matéria-prima associada e produto acabado empacotado.
Justificativa: Um dos artigos neste sítio de rede é sobre o processo de manufactura de sabões e
detergentes. Ele inclui a história de sabões, fazendo sabões, química, ingredientes e processos de
manufactura. As explicações em linguagem legal humana são suplementadas com gráficos
ilustrativos interessantes. Isto irá lhe ajudar grandemente no estudo no estudo deste tópico na
unidade 6.
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XIV. Actividades de Aprendizagem
Actividade 1
Introdução à Química Industrial e A Indústria Química
No final desta actividade de aprendizagem, você deverá ser capaz de:
a. Distinguir a química clássica da química industrial
b. Classificar a indústria química em termos de escala, matéria-prima, finalidade de uso e
valor adicional
c. Distinguir as operações unitárias de processos unitários
d. Descrever os processos químicos através de diagramas
e. Fazer equilíbrios materiais para processos simples
Sumário da actividade de aprendizagem
Esta actividade de aprendizagem introduz a si a indústria química e química industrial e permitelhe estudar facilmente as unidades subsequentes. Ela inclui os seguintes tópicos: Introdução à
química industrial, classificação da química industrial, matéria-primas para indústria química,
operações unitárias e processos unitários, diagramas de fluxo, balanço de energia e matéria. Os
vários materiais de leitura providenciados suplementam o material apresentado neste módulo. No
final da unidade, existe um exercício que você devera fazer para testar a sua compreensão da
unidade.
Lista de leituras relevantes
1. Chang R. (1991). Chemistry, 4th Edition, McGraw-Hill Inc. New York.
2. Chang R. and Tikkanen W. (1988). The Top Fifty Industrial Chemicals.
3. Price R.F. and Regester M.M. (2000), WEFA Industrial Monitor, 2000-2001, John Wiley &
Sons Inc., New York
Lista de Recursos Releventes

Computador ligado a internet para acessar as ligações e recursos de direitos do autor livre

CD-Rom acompanhando este módulo para leitura obrigatória e demonstrações

Recursos de multimédia como vídeo, VCD e tocador de CD.
Page 21
Lista de ligações úteis
http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Process_flow_diagramas
http://www.icis.com/intelligence.aspex
O primeiro website trata exclusivamente de diagramas de fluxo, outros diagramas técnicos,
fotografias de equipamentos industriais e fábricas. O site pode aumentar a sua compreensão e
apreciação sobre como o processo de descrição é apresentado em forma de diagramas.
O segundo website permite-lhe ver como as substâncias químicas são categorizadas para fins
comerciais e para propósitos técnicos.
1.1. A diferença a química clássica e química industrial
Antes de definirmos química industrial, pode ser útil saber que o desenvolvimento de da indústria
química começaram quando nós quisemos saber como várias substâncias químicas podem ser
produzidas muito mais que numa escala maior que a laboratorial cresceu. Conhecimento químico
foi aplicado para alimentar a rapidamente expansiva indústria química com “receitas” que agora
chamamos processos químicos. Química industrial mantém-se com o progresso na ciência e
tecnologia. Ela incorpora outras disciplinas emergentes tais como, biotecnologia, microeletrónica,
farmacologia e ciência dos materiais. A disciplina também esta preocupada com a economia e a
necessidade de proteger o ambiente.
Nós definimos química industrial como o ramo da química que aplica procedimentos físicos e
químicos para a transformação de matéria-prima natural e seus derivados em produtos que
são benéficos para a humanidade.
Química clássica (orgânica, inorgânica e química-física) é muito essencial para o avanço da
ciência química através da descoberta e reportagem de novos produtos, rotas e técnicas. Por
outro lado, química industrial ajuda-nos a desfazer os equívocos sobre como a química clássica é
ensinadas no ensino secundário, universidades e a forma como a química é praticada
comercialmente. A abrangência da química industrial inclui:

A exploração de material e energia em escala apropriada

Aplicação de ciência e tecnologia para permitir a humanidade experimentar os benefícios
da química em áreas como produção de alimentos, saúde e higiene, construção,
protecção, decoração, recreação e entretenimento.
1.2. Classificação de indústrias
Indústria é um termo geral que se refere a todas actividades que lidam com a produção de bens e
serviços. Bens e serviços são palavras-chaves quando falamos de indústria. Nós esperamos que
a indústria inclua os seguintes sectores:

Manufactura

Agricultura

Energia

Transporte

Comunicação

Educação

Turismo

Edifícios e construção

Comércio

Finança

Etc
1.2.1. Classificação da Indústria manufactureira
A indústria manufactureira é a área de enfoque no estudo deste módulo. Indústria manufactureira
produz bens manufacturados. Isto torna-lhe distinta de outras áreas como agricultura que também
produz bens. Na indústria manufactureira, materiais são transformados em outros materiais mais
valiosos.
Nós definimos a indústria manufactureira da seguinte maneira:
Indústria manufactureira é o compartimento da indústria ou economia preocupado com a
produção ou fazer bens a partir de matéria-prima por meio de um sistema organizado de
trabalho.
A indústria manufactureira pode ser classificada em pesada e ligeira.

Indústrias de capital intensivo são classificadas com pesadas , enquanto que as indústrias
de mão-de-obra intensiva são classificadas como ligeiras

Indústrias ligeiras são mais fáceis de realocar do que as pesadas e requerem menos
capitar de investimento para construir
Usando os critérios de classificação acima descritos, exemplos de indústria pesada incluem as
que produz maquinaria industrial, veículos e produtos químicos básicos.
Outras medidas usadas para classificar indústrias incluem: o peso ou volume do produto fornecido
e o peso por custo de produção. Por exemplo o peso do aço produzido por dólar é mais que o
peso por dólar de uma droga. Neste caso, indústria de aço ‘e uma indústria pesada, enquanto a
indústria de produção de medicamentos é ligeira.
Algumas vezes governos definem indústria pesada em termos do seu impacto no ambiente.
Muitas leis de controlo da poluição têm como alvo indústrias pesadas que em muitos casos
poluem mais que a indústria ligeira. Por isso, a indústria de polpa e papel é indústria pesada,
porque a sua contribuição para a poluição é enorme.
Ambas, química industrial inorgânica e orgânica podem ser ou ligeira ou pesada. Por exemplo, a
indústria farmacêutica, que é basicamente orgânica é ligeira. A refinação do petróleo é orgânica,
mas indústria pesada. A indústria do ferro e aço é inorgânica e é indústria pesada.
1.2.2. Subsectores da Indústria manufactureira
Por causa da variedade da matéria-prima e dos produtos manufacturados, diferentes habilidades e
tecnologias são requeridas na manufactura. Por isso a indústria manufactureira é por isso dividida
em subsectores que lidam tipicamente com categorias de bens, como se segue:

Alimentos, bebidas e tabaco

Têxteis, vestuário, produtos de cabedal

Produtos de papel, impressão e publicidade

Produtos químicos, petróleo, borracha e produtos plásticos

Produtos de minerais não-metálicos e outros produtos de petróleo

Produtos metálicos básicos, máquinas e equipamentos
Vamos agora focalizar em subsectores de produtos químicos, petróleo, borracha e produtos
plásticos. Nós deveríamos de forma geral indústria química.
1.3. A Indústria Química
A indústria química pode também ser classificada de acordo com o tipo da matéria-prima principal
usada e/ou do tipo do principal produto produzido. Nós temos, por isso química industrial
inorgânica e química industrial orgânica. Indústrias químicas inorgânicas extraem substâncias
químicas inorgânicas, fazem compostos do mesmo e também sintetizam substâncias químicas
inorgânicas.
Indústria pesada de produtos orgânicos produzem combustíveis de petróleo, polímeros, produtos
petroquímicos e outros materiais sintéticos, na sua maioria a partir do petróleo.
Indústrias orgânicas ligeiras produzem produtos químicos especiais que incluem produtos
farmacêuticos, tintas, pigmentos de tintas, pesticidas, sabões e detergentes, produtos cosméticos
e uma variedade de produtos.
Page 24
1.3.1. A Estrutura da Química Industrial Global
Nós normalmente damos valor a algo de acordo com o quanto ele custou. Algumas coisas são de
elevado valor enquanto outras são de valor baixo. Para produtos de baixo valor você deve
produzi-los em grandes volumes para obter lucros significativos. Isto significa que a matéria-prima
é barata e de fácil acesso. Também deve existir uma relativamente simples e facilmente acessível
tecnologia. Para vender uma grande quantidade de produtos, deve existir um mercado grande.
Isto traz uma forte competição que também mantém os preços baixo.
Agora nós estamos prontos a descrever a estrutura da química industrial global.
1.3.1.1. Produtos químicos
A indústria química global é baseada na química inorgânica básica (QIB) e química orgânica
básica (QOB) e seus intermediários. Por serem produzidos a partir de recursos naturais eles são
produzidos em grandes quantidades.
No topo dez de QIB, quase todos os tempos dominam, ácido sulfúrico, nitrogénio, oxigénio,
amónia, cal, hidróxido de sódio, ácido fosfórico e cloro. A razão de o ácido sulfúrico aparecer
sempre como primeiro é por ele ser usado para manufactura de fertilizantes, polímeros,
medicamentos, tintas, detergentes e papel. Ele é também usado na refinaria do petróleo,
metalurgia e muitos outros processos. A posição cimeira do oxigénio tem a ver com o seu uso na
indústria do aço.
O etileno e propileno estão usualmente entre as dez maiores QOB. Eles são usados na produção
de vários produtos orgânicos, incluindo polímeros.
QIB e QOB são referidos como bens de uso ou produtos químicos industriais.
bens de uso químicos são por isso definidos como produtos de baixo valor produzidos em largas
quantidades, muitas vezes em processos contínuos. Eles são de propósito gradativo de forma
técnica ou geral.
1.3.1.2. Produtos Químicos Especiais
Adicionar valor envolve a produção de pequenas quantidades de produtos químicos para
específicas finalidades de uso. Tais produtos são chamados produtos químicos especiais.
Existem produtos de elevado valor – produtos adicionados produzidos em pequenos volumes e
vendidos com base em específicas funções.
Nesta categoria estão os chamados produtos químicos de performance que são produtos de
elevado valor produzidos em pequenos volumes e usados em quantidades extremamente
pequenas. Eles são julgados com base na sua performance e eficiência. Enzimas e dyes são
produtos químicos de performance. Outros exemplos de produtos químicos especializados
incluem produtos químicos medicinais, agroquímicos, pigmentos, aromatizantes e
fragrâncias, produtos de beleza, polidores e adesivos.
Produtos químicos especializados são principalmente usados em forma de formulações. A pureza
é de vital importância na sua formulação. Isto exige da síntese orgânica de produtos químicos de
elevado valor e com elevado pureza conhecidos como fine produtos químicos.
1.3.1.3. Fine Produtos Químicos Refinados.
De momento você vai verificar que a matéria-prima para seu produto deve ser muito puro para que
o produto funcione como desejado. Pesquisa de produtos químicos estão nesta categoria tal como
também o são os ingredientes de produtos farmacêuticos. Tais produtos químicos purificados ou
refinados são chamados produtos químicos refinados. Por definição eles são produtos químicos
orgânicos puros de elevado valor adicionados produzidos em volumes relativamente menores e
vendidos com base em especificações exactas de pureza, mais do que ema características
funcionais.
O mercado global partilha para cada tipo é mais ou menos como se segue:
Commodities
80%
Especialidades
18%
Refinados
2%
1.4. Matéria-prima para Indústria Química.
Nós prestamos alguma atenção a alguns produtos da indústria química. Mas, como não poderia
existir indústria química sem matéria-prima, a discussão sobre a matéria-prima é merecida nesta
etapa.
Todos os produtos químicos são derivados da matéria-prima disponível na natureza. O preço dos
produtos químicos depende da disponibilidade das suas matérias-primas. As maiorias de
indústrias de produtos químicos desenvolveram-se a partir de uma variedade de matérias-primas.
O ambiente natural é fonte de matérias-primas para a química industrial.
Matéria-prima da atmosfera
Atmosfera é o campo acima do solo. Ele é a fonte de ar do qual seis gases industriais são
manufacturados, nomeadamente: N 2 , O 2 , Ne, Ar, Kr e Xe. A massa da atmosfera da terra ‘e
aproximadamente 5X1015 toneladas e por isso o fornecimento dos gases é virtualmente ilimitado.
Matéria-prima da hidrosfera
A água do oceano que totaliza cerca de 1.5X1021 litros, cerca de 3.5 por cento por massa de
material dissolvido. Água do mar é uma boa fonte de cloreto de sódio, magnésio e bromo.
Matéria-prima da litosfera
A maioria de elementos é obtida a partir da crusta terrestre em forma de minerais, carbono e
hidrocarbonetos. Carvão, gás natural, petróleo bruto, além de serem fontes são também
convertidos em milhares de produtos químicos.
Matéria-prima da biosfera
Vegetação e animais contribuem para matéria-prima chamada indústria de agro processamento.
Óleos, gorduras, graxas, resinas, açúcar, fibras naturais e couro são exemplos de produtos
naturais.
1.4. Processos Químicos
Todos processos industriais são desenhados para produzir um desejado produto de uma
variedade de materiais iniciais, usando energia através uma sucessão de passos de tratamento
integrados numa maneira racional. Os passos de tratamento podem ser de natureza física ou
química.
Entrada de
Processo
Material
(Transformação)
Saída
Produto
Energia é uma entrada ou saída em processos químicos.
O padrão de processos químicos indica áreas onde:

Matéria-prima são pré-tratadas;

Conversão toma lugar

Separação do produto dos produtos secundários toma lugar

Refinação/purificação dos produtos tem lugar

Pontos de entrada e saída de serviços como arrefecimento de água e vapor.
1.4.1. Unidades que fazem um processo químico
Um processo químico consiste de combinações de reacções química tais como: síntese,
calcinação, troca iónica, electrólise, oxidação, hidratação e operações baseadas em fenómenos
físicos, tais como: evaporação, cristalização, destilação e extracção.
Um processo químico é por isso, uma singular unidade de processamento ou uma combinação de
unidades de combinação usado para a conversão de matéria-prima através de uma combinação
de mudanças de tratamentos químicos e físicos em produtos finais.
Page 27:
1.4.1.1. Processos Unitários.
Processos unitários são transformações químicas ou conversões que são realizadas em um
processo.
Na tabela 1.1., são fornecidos exemplos de processos unitários
Tabela 1.1. Exemplos de Processos Unitários
Acilação
Calcinação
Deshidrogenação
Hidrólise
Alcoólise
Carboxilação
Decomposição
Troca iónica
Alquilação
Causitização
Electrólise
Isomerização
Aminação
Combustão
Esterificação
Neutralização
Amonólise
Condensação
Fermentação
Oxidação
Aromatização
Deshidratação
Hidrogenação
Pirólise
1.4.1.2. Operações Unitárias
Existem muitos tipos de processos químicos que perfazem a indústria química global. Contudo,
cada um pode ser subdividido numa série de passados chamados operações unitárias. Eles são
passos de tratamento físico, necessários para:

Colocar a matéria-prima numa forma na qual pode reagir quimicamente

Colocar o produto numa forma que é a adequada para o mercado
Tabela 1.2. Exemplos de Operações Unitárias
Agitação
Dispersão
Transferência de calor
Atomização
Destilação
Humidificação
Centrifugação
Evaporação
Mistura
Classificação
Filtração
Bombeamento
Corte
Flotação
Sedimentação
Decantação
Absorção
Redução do tamanho
É o arranjo ou sequenciamento de várias operações unitárias acoplado com processos unitários
conjugado com materiais que saem, que dão ao processo o seu carácter individual. As operações
individuais têm técnicas comuns e são baseadas em alguns princípios científicos. Por exemplo,
em muitos processos deve-se mover sólidos e fluidos; calor ou outras formas de energia podem
ser transferidas de uma substância para outra, e realiza-se secando, reduzindo o tamanho,
fazendo a destilação.
Estudando sistematicamente essas operações unitárias que se realizam na indústria e
processos em linha, os tratamentos de todos os processos são unificados e simplificados.
Page 28:
1.5. Diagramas de Fluxo
Uma fotografia diz mais que mil palavras
Alguns processos químicos são muito simples; outros, tais como refinaria de petróleo e fábricas de
produtos petroquímicos podem ser muito complexos. O processo de descrição de alguns
processos pode levar muito texto e tempo para ler e mesmo assim não ter uma compreensão a
100%. Erros resultantes de mal compreensão de processos podem ser extremamente custosos.
Para simplificar o processo de descrição, o diagrama de fluxo, tal como são usadas as folhas de
fluxo. Um diagrama de fluxo é um mapa do processo que fornece um grande número de
informações num pequeno espaço. Engenheiros químicos usam-nos para mostrar a sequência
de equipamento e operações unitárias em todo processo para simplificar a visualização dos
processos de manufactura e para indicar as quantidades de material e energia transferida.
Um diagrama de fluxo não é uma escala de desenho, mas é:

Identidades pictóricas de passos de processos químicos numa maneira própria/lógica e
sequencial

Inclui detalhes suficientes de modo que uma própria interpretação mecânica do processo
possa ser feita.
São de uso comum dois tipos de diagramas de fluxo, nomeadamente, o diagrama de bloco e o
diagrama de fluxo do processo.
1.5.1. Diagramas de Bloco
Este é um diagrama esquemático que mostra:

O que deve ser feito mais do que o que foi feito. Não são dados detalhes de
operações/processos unitários

O fluxo é através de linhas e setas

Operações e processos unitários através de figuras tais como rectângulos e círculos;

Matéria-prima, produtos intermediários e finais.
Page 29
Fig. 1.1. é um exemplo de um diagrama de bloco
Ar
Torradeira
Minério de sulfureto
Aquecedor de água
Água
Vapor
Torradeira
Produto
Ciclone
Raspador
Arrefecedor
Precipitador Misto
Secador
Ácido fraco
ventoinha
Arrefecedor
Ácido forte
Conversor
Trocador de calor
Absorvedor
Ácido sulfúrico
Desperdício de gás
Fig 1.1. Diagrama de bloco para uma fábrica de ácido sulfúrico.
1.5.2. Diagrama de Fluxo do Processo/ Folha de Fluxo
Fábricas químicas são construídas a partir de diagramas de fluxo dos processos ou folha de fluxo,
por engenheiros químicos para comunicar conceitos e desenhos. A comunicação é emperrada se
o leitor não for fornecido uma clara e inequívoca imagem do desenho. Tempo também é
despendido se o leitor questionar e fica embaraçado sobre o diagrama de fluxo. O leitor pode
cometer erros sérios baseados em interpretações erróneas do diagrama de fluxo.
A comunicação é melhorada se símbolos aceites forem usados. As vantagens de um uso correcto
de símbolos incluem:

A função a ser realizada é enfatizada através da eliminação de distracções causadas por
detalhes

Possibilidade de erro ocorrer quando detalhes são repetidos muitas vezes é virtualmente
feito fora com ele

Símbolos de equipamento não deviam nem dominar os desenhos nem ser demasiado
pequenos para uma clara compreensão.
Símbolos de folhas de fluxo são ilustrados de desenho fácil, símbolos de compreensão fácil que
transcendem as barreiras da linguagem.
Alguns já foram aceites como padrões nacionais, enquanto outros são símbolos comummente
usados em processos químicos industriais que provaram ser efectivos. Engenheiros estão
constantemente a inventar seus próprios símbolos onde não existem padrões. Por isso, símbolos
e apresentações variam de um desenhador ou empresa para outra.
Abaixo apresenta-se o diagrama de fluxo do processo de produção do cimento, ilustrando o uso
de equipamento e símbolos.
Fig 1.2. Diagrama de fluxo do processo de manufactura de cimento
Page 31
1.6. Equilíbrio de Material
Da lei de conservação de massa sabemos que massa não pode ser nem criada nem destruída.
Contudo, em reacções nucleares, massa e energia podem ser convertidos respectivamente um no
outro. Por causa disso, podemos escrever equações chamadas “balanço de massa”ou “balanço
de matéria”. Qualquer processo estudado deve satisfazer o equilíbrio da quantidade total de
material de cada componente químico, ou em espécies atómicas individuais.
Como vimos no processo do estudo do diagrama do processo, um processo pode ter poucas ou
muitas ramificações dependendo da sua complexidade.
1.6.1. O propósito de cálculo de balanço de massa
O cálculo do balanço de massa serve os seguintes propósitos:
1. Ajuda-nos a conhecer a quantidade e composição de cada fluxo no processo.
2. O cálculo feito em 1 serve de base para o balanço de energia através da aplicação da lei de
conservação de energia.
3. Podemos fazer uma avaliação técnica e económica dos processos e processos unitários
através do conhecimento da matéria e energia consumida e o produto final obtido.
4. Podemos quantitativamente saber as emissões ambientais do processo. Num cálculo de
balanço de massa partimos de duas assumpções:

Não há transferência de massa para energia

Massa é conservada para cada elemento ou composto na base molar ou peso.
É importante notar o seguinte:

Massa e átomos são conservados

Moles só são conservados quando não há reacção

Volume não é conservado
Você pode escrever balanços na massa total, total de moles, massa de um composto, moles de
uma espécie atómica, moles de um composto, massa de espécies, etc.
Page 32
1.6.2. Balanço Material de Equações.
Nós podemos ficar tentados a pensar que num processo:
O QUE ENTRA (INPUT) = O QUE SAI (OUTPUT)
Na prática, algum material pode acumular num processo ou num processo unitário. Por exemplo,
num processo de cozedura algum material pode manter-se aderente às paredes do contentor. Na
deshidrogenação do etano em etileno as possíveis reacções químicas são as seguintes:
C2H6
(g)
------------ C 2 H 4
C2H6
(g)
------------ 2C (s) + 3H 2 (g)
C2H4
(g)
------------ 2C (s) + 2H 2
(g)
(g)
O carbono formado acumula-se no reactor.
Porque os processos podem ser descontínuos com entrada de fluxo e saída de fluxo ou contínuo
com entrada de fluxo e saída de fluxo e que pode haver conversão de espécies químicas, um bom
balanço de equações toma conta de todos esses aspectos. O que se apresenta a seguir é o
balanço geral de equação:
Acumulação dentro do sistema
= Fluxo dentro e através do sistema de fronteiras
- Fluxo fora através do sistema de fronteiras
+ Geração dentro do sistema
- Consumo dentro do sistema
Simplesmente coloque:
Acumulação = Fluxo para dentro – Fluxo para fora + Produção – Consumo
O sistema é qualquer processo ou porção de um processo escolhido para análise. Um sistema
diz-se “aberto” quando a matéria flui através do sistema de fronteiras durante o intervalo de tempo
em que está a ser estudado e diz-se ”fechado” quando não há fluxo para dentro ou fora.
Acumulação é usualmente a velocidade de mudança de contenção da matéria dentro do sistema.
Se o material estiver a aumentar a acumulação é positiva, se estiver a diminuir é negativa. Se o
sistema não muda dentro de um período de tempo, diz-se um estado estável e a acumulação
bruta será zero.
A geração e consumo de materiais são consequência de reacções químicas. Se não houver
reacções químicas os termos produção e consume são tipicamente zero.
Page 33
1.6.3. Procedimento para cálculo do balanço de massa
O procedimento geral para fazer o cálculo de balanço de massa é como se segue:
1. Faça um diagrama de bloco (fluxo de folha) sobre o processo
2. Coloque números em todas ramificações
3. Faça uma lista de todos os componentes que participam no processo
4. Descubra os componentes que estão em cada ramificação e liste-os adjacente ao bloco de
diagrama
5. Decida de forma apropriada bases para cálculo, por exemplo, 100Kg de matéria-prima A,
100Kg/hr A, 1 tonelada do produto, 100 moles do reagente B etc.
6. Descubra o número de relações independentes. Isto é equivalente ao número total de
componentes das ramificações.
7. Para calcular concentrações coloque por cima diferentes relações entre componentes da
ramificações e relações independentes.
1.6.4. Exemplos
A matéria-prima é misturada num tanque de modo a obter o produto final numa proporção de
1:0.4:1.5, respectivamente. A primeira matéria-prima contém A e B com 50% de A. A segunda
matéria-prima contém C, enquanto a terceira contém A e C com 75% de A. Assumindo que é um
processo contínuo no estado estável, descubra o fluxo e a composição do produto.
Solução
1. Faça um diagrama de bloco (fluxo de folha) sobre o processo
2. Coloque números em todas ramificações
Page 34
3. Faça uma lista de todos os componentes que participam no processo
Os componentes são A, B e C.
4. Descubra os componentes que estão em cada ramificação e liste-os adjacente ao bloco de
diagrama.
Seja W representação da composição por peso
5. Decida de forma apropriada bases para cálculo.
Vamos usar a base de 100Kg/hr para a primeira matéria-prima
6. Descubra o número de relações independentes. Isto é equivalente ao número total de
componentes das ramificações.
O número total de relações independentes = número total de componentes das ramificações.
Componentes das ramificações. W A1 , W B1 , W C2 , W A3 , W C3 , W A4 , W B4 ,W C4 = 8
7. Para calcular concentrações coloque por cima diferentes relações entre componentes das
ramificações e relações independentes.
Nós precisamos pelo menos 8 relações matemáticas independentes para nos permitir resolver o
problema. Elas são:

Base: Ramificação F 1 é 100 Kg

A proporção das 3 matérias-primas

W A1 é 50%

W C2 é 100%

W C3 é 25%

Balanço de material para A

Balanço de material para B

Balanço de material para C
Nós temos o número requerido para relações independente e podemos proceder para os cálculos.
Page 35
Começamos com o balanço geral da equação:
Acumulação = Fluxo para dentro – Fluxo para fora + Produção – Consumo
Para uma mistura de reacção, produção e consumo são zero. Por isso:
Acumulação = (F 1 + F 2 + F 3 ) - F 4
Onde a velocidade de fluxo é em Kg por hora.
Por o sistema estar num estado estável, acumulação é zero e:
F4 = F1 + F2 + F3 F4
A partir da proporção do fluxo para dentro F 2 = 0.4 x (100/1) = 40Kg
F 3 = 1.5 x (100/1) = 150Kg
Por isso F 2 = 100 + 40 + 150 = 290Kg
O próximo passo é descobrir as quantidades de A, B e C em F 4 . Para fazer isso devemos
escrever a massa do balanço da equação para cada um dos três componentes assumindo que
não há acumulação. Para A:
Acumulação A = Fluxo para dentro A – Fluxo para fora A – Produção A – Consumo A
Acumulação A = 0 = (F 1 W A1 + F 2 W A2 + F 3 W A3 ) – F 4 W A4
0 = 100(0.5) + 40(0) + 150(0.75) - 290 W A4
0 = 162.5 - 290 W A4
W A4 = 162.5/290
= 0.56
Balanços similares serão feitos para B e C:
Acumulação B = 0 = (F 1 W B1 + F 2 W B2 + F 3 W B3 ) – F 4 W B4
0 = 100(0.5) + 40(0) + 150(0) - 290 W B4
0 = 50 - 290 W B4
W B4 = 50/290
= 0.16
Acumulação C = 0 = (F 1 W C1 + F 2 W C2 + F 3 W C3 ) – F 4 W C4
0 = 100(0.5) + 40(1) + 150(0.25) - 290 W C4
0 = 77.5 - 290 W C4
W C4 = 77.5/290
= 0.27
Page 36
É sempre bom verificar as respostas para consistência. Faremos isso somando as fracções de
peso:
W A4 + W B4 + W C4 = 0.56 + 0.17 + 0.27 = 1.0
Isto prova que a resposta é correcta
8. Resultados Tabulados
Stream
Componente
Kg/hr
1
A
50
B
50
100
50
100
2
C
40
100
100
100
3
A
112.5
C
37.5
A
162.5
56
B
50
17
C
77.5
4
∑Kg
%
∑%
50
75
150
290
25
27
100
100
Avaliação Formativa:
1. Distinguir a química industrial da química clássica
2. Que factores são usados para classificar a indústria em pesada e ligeira?
3. Defina produtos químicos especializados
4. Explique como a litosfera é uma fonte importante de matéria-prima para a
indústria química.
5. Qual é a diferença entre operações unitárias e processos unitários?
6. Que informações você esperaria encontrar num diagrama de bloco para um
processo química?
7. Discuta o uso de símbolo num fluxograma de processo.
8. Que assumpções sào feitas nos estágios iniciais quando se faz o balance material
para processos químicos?
9. Escreva a equação geral de banco de uma equação.
10. Um produtor de gás possui a seguinte composição por volume:
%
Densidade, Kg/m3
CO
28.0
1.250l
CO 2
3.5
1.9768
O2
0.5
1.4289
N2
68.0
1.2507
O gás queimou com o oxigénio de acordo com a seguinte equação:
2 CO + O 2 --------------- 2 CO 2
Oxigénio é proveniente do ar cujo o volume por composição é assumido ser de 80% de N2 e 20%
de O2. O Oxigénio é alimentado a partir do ar e o produtor de gás está 20% em excesso da
quantidade desejada para combustão completa. A combustão é completa em 98%.
Faça o balanço material total para este processo baseando-se no facto de que 100 Kg do gás é
queimado.
Page 60
Actividade 3
Indústrias de Química Inorgânica Parte 1: Metalurgia extractiva
Objectivos da Unidade
No final desta unidade, você deve ser capaz de:
a. Descrever as varias etapas que os minérios de minerais passam em um processo de
curativo de minério.
b. Escrever equações que descrevem a calcinação e torragem
c. Explicar o que acontece durante a fundição
d. Descrever a metalurgia extractiva do ferro
e. Descrever a metalurgia extractiva do Cobre
f. Descrever a metalurgia extractiva do Alumínio
Sumario da unidade
Nesta unidade, iremos estudar como os minerais são extraídos do minério do mineral onde
existem com outros material de baixo valor. Geralmente, minério são primeiro levados para a
redução de tamanho, selecção e aglomeração para a transformação deles numa forma que pode
ser levada para o processo de extracção incluindo a calcinação, torragem, fundição e refinaria.
Metalurgia extractiva de ferro, alumínio e cubro respectivamente passam a ser apresentadas.
Lista de bibliografia relevante
Das R. K. (1988) química industrial: metalurgia, Kalyani Publishers, Nova Deli
Lista de fontes relevantes




Computadores com internet para acessar hiperligações e copyright livre
fontes relevantes
CD-ROM acompanhado deste módulo de leitura e demonstrações obrigatórias
Fontes multimédia como vídeos, tocadores de VCD e CD
Lista de Relevante Hiperligações Úteis
http://mine-engineer.com
http://electrochem.cwru.ed/encycl
O primeiro endereço possui informação útil em várias unidade de operações usadas na indústria
química. Fotos e outras ilustrações estão presentes. O segundo endereço electrónico possui
informações na produção de alumínio.
Page 61
3. 1. Minérios de Minerais
Uma minério é um depósito de mineral que pode ser explorada lucrativamente. Ele pode conter ter
três grupos de minerais nomeadamente:



Minerais valiosos do metal que está sendo procurado.
Componentes de metais associados que podem ser de valor secundário.
Ganga mineral de valor mínimo
Quase todos os metais derivam de minérios. Existem também minérios que contem ametais como
enxofre. Geralmente, os minérios valiosos num minério podem ser encontrados na forma de
metais nativos, óxidos, oxi-sais, sulfitos ou arseniatos.
Durante a mineração, enormes buracos abertos são escavados, quebrando o minério usando
explosivos. Minérios, como pode ser extraído em grandes pedaços e, por conseguinte, a redução
do tamanho é feita na mina. O minério é tirado a pazadas dentro dos camiões e transportados
para a fabrica. Se o minério é encontrado em lençóis de agua, mineração é feita por dragagem.
Por exemplo, areia é dragagem do leito dos rios.
3. 2. Curativo de Minério
Antes do minério ser sujeito aos principais passos de tratamento químico, eles são tratados por
uma serie de processos relativamente baratos, maioritariamente físico invés dos de natureza
química. Estes processos constituem o que é conhecido como curativo de minério. Eles tem
intenção de afectar a concentração dos minerais valiosos e render o material enriquecido na
melhor condição física para as operações subsequentes. Minério curativo pode incluir:

Redução de tamanho para o tamanha que possa libertar ou expor os todos os materiais
valiosos.

Selecção para separar as partículas do minério mineral do ganga (não valioso) mineral ou
diferentes minérios dos outros.

Aglomeração pode ser feita as vezes antes da operação de torragem.
Se o minério é rico no mineral valiosos, os processos acima pode não ter valor adicional. Tais
minérios podem estar em terreno, em uma dimensão ou misturados com outros minérios de forma
a prover uma ração homogénea para digamos um forno de Fundição ou cama de reacção.
3. 2. 1. Diminuição de tamanho
A diminuição de tamanho pode ser feita por partir primeiramente o minério ate no máximo 7 mm
seguido de moagem para tamanhos mais pequenos. Trituradores de maxila podem ser usados
profundamente na mina para preparar o minério para transporte ate a superfície por exemplo
usando elevadores de balde.
Page 62
3. 2. 2. Dimensionamento
Telas são usadas para separar as partículas de acordo com o tamanho e podem não afectar a
concentração do mineral minério. Partículas são separadas em acima do peso e de abaixo do
peso.
3. 2. 3. Selecção
As partículas podem ser sorteadas por classificação, flotação ou métodos magnéticos.
Classificadores
Estes são dispositivos que separam as partículas de acordo com as diferentes taxas de gravidade
de viagens por um fluido médio tal como agua. Partículas de densidades diferentes, tamanhos ou
formas tem deferentes velocidades de queda. Classificadores incluem classificadores de ancinho
e gabaritos.
3. 2. 4. Flotação
Flotação usa a diferença nas propriedades da superfície do mineral individuais. Ele é aplicado a
concentrações bem finas e pode distinguir o minério mineral de ganga e também um minério do
outro.
3. 2. 5. Separação magnética
Magnetite de ferro magnético ou minerais de ferro que podem ser alterados quimicamente para
produzir magnetite podem ser separados usando separadores magnético como descrito na
unidade 2.
3. 2. 6. Separação electrostática
Minerais tem uma grande margem de condutibilidade eléctrica e podem ser distinguidos por esta
propriedade. Se é dada uma carga electrostática á muitos tipos de partículas e elas são postas em
contacto com um condutor eléctrico com potencial terra, a carga vai passar de bons condutores
muito mais rapidamente do que dos condutores pobres. Enquanto a carga mantêm-se, as
partículas irão agarrar-se para o condutor por atracão electrostática. Os condutores de metais
fracos vão no entanto manter-se anexadas ao condutor mais tempo do que os bons condutores,
dando meios de separar os minerais que as suas condutividades diferem significantemente.
Separadores electrostáticos operam numa fina camada de material. O princípio é ilustrado na fig.
3.1.
Page 63
fig. 3.1. Separação electrostática
3. 2. 7. Desidratação e filtração
Depois de sortear e lixiviação, é necessário separar o sólido da fase líquida.
Os sólidos mais grosseiros podem ser libertado das suas misturas drenando-os. As suspensões
com partículas que podem se decantar, ser separadas do líquido a granel por decantação
subsequentemente. Estes métodos de desidratação podem reduzir o conteúdo da mistura ate
50%. O conteúdo da mistura pode ser reduzido mais por filtração e secagem. Se o minério valioso
está no filtrado, ele pode ser recuperado por evaporação seguida de secagem.
3. 2. 8. Aglomeração
Quando uma partícula de tamanho de um minério ou a concentração é muito pequena para uso
em larga escala de tratamento por exemplo num forno de fundição, ele deve ser reformado em
grumos de tamanho apropriado ou força. Isto é feito por um dos seguintes métodos:

Pelotização

Briqueting

Sintetização
Page 64
Briquenting
Este é um processo mecânico de aglomeração em que o material, depois da mistura com agua e
os agentes colagens são pressionados ou extrudados em um tijolo ou forma de bloco. Estes
blocos são depois secados e endurecido por aquecimento. O uso de cimento hidráulico permite
que o endurecimento seja realizada a frio. Briquenting não é popular na aglomeração de mineral
minério.
Sintetização
Sintetização envolve a difusão de material entre partículas. Ela é aplicada para a consolidação de
pó metálico ou cerâmico compacto que são aquecidos á temperaturas aproximando os seus
pontos de fusão para permitir que aconteça a difusão em todos pontos de contacto das partículas
para que elas cresçam juntas para forma uma entidade rija. O processo pode ser previsto em uma
rede migradora de vagas dentro de um sólido em alta curva de superfície de energia próximo dos
pontos de contacto de áreas de baixa energia longe dos pontos de contacto.
Sintetização pode ser acompanhado de uma reacção química.
3. 3. Processos de extracção
Ate aqui, nós vimos lidando com operações de unidade que prepara o minério para reacções
químicas usadas para extrair o metal precioso do minério. Agora nós queremos olhar para a
extracção e refinaria de metais.
3. 3. 2. Calcinação
Este é o tratamento térmico de um minério para afectar a sua decomposição e eliminação de
produtos voláteis, geralmente dióxido de carbono e água. As reacções de calcinação seguintes:
CaCO 3  CaO + CO 2
T=1000c
MgCO3  MgO + CO2
T=417C
MnCO3 MnO + CO2
T=377C
FeCO3  FeO + CO2
T=400C
Calcinação pode ser feita em fornos usando fluxo contracorrente para efectiva transferência de
calor.
3. 3. 2. Torragem
Torragem envolve mudanças químicas diferentes de decomposição, geralmente com uma fornalha
atmosférica. A torragem pode efectivar calcinação e secagem como se indica abaixo
2 CuS + O 2  CaO + CO 2
(Calcinação)
Cu 2 S + O 2  2 Cu + CO 2
(Torragem)
Page 65
3. 3. 3. Fundição
Este é essencialmente um processo de fundição onde os componentes da carga no estado
fundido se separam em dois ou mais camadas que podem ser escória, matte, speiss ou metal

Matte: Material sulfito pesado

Escoria: material de óxido leve

Speiss: óxido de ferro, insolúvel em matte, escória ou metal; ele pode conter elementos
Fundição de metal evolve redução, geralmente por carbono ou carvão ou coque e pode ser feito
em um forno de fundição ou num forno eléctrico.
No forno de fundição, coque é queimado em CO 2 que a seguir reage com carbono formando CO.
Os gases ascendentes pré-aquecem o carga sólida descendo a pilha e reduz o óxido metálico em
metal. Então este é um processo de secagem seguido de calcinação e torragem. O metal funde e
a escória forma ganga e fluxo. Onde a temperatura de fusão ou redução é acima de 1500°c, a
fundição eléctrica é apropriada.
3. 3. 4. Refinaria
Electrolise pode ser usada para a extracção e refinaria de metal. Na refinaria com o fogo, os
metais extraídos são convertidos ao estado líquido e a sua composição finalmente ajustada. Em
alguns casos, isto pode ser um simples fundição para permitir hidrogénio catódicamente arrastado
a escapar por difusão. Em outros casos, impurezas podem reagir para formar compostos que são
insolúveis em estado fundido.
Convectores são usados para oxidar impurezas fora do forno de fundição ferro em aço e para
oxidação de enxofre do cobre e níquel matte. Destilação podem também ser aplicadas na
purificação de metais.
3. 4. Metalurgia Extractiva de Ferro
3. 4. 1. Usos do ferro
O ferro é usado na formas indicadas abaixo como material de construção de máquinas, fábricas,
edifícios, locomotiva, navios, automóveis, caminhos-de-ferro e para muitas outras coisas. Todas
estas formas são obtidas de ferro gusa que é primeiro obtido de ferro de minério.
a. Ferro fundido branco obtido quando silício de baixo fundido, ferro gusa com alto teor de
manganês, é rapidamente arrefecido.
b. ferro gusa cinzento que contem pequenas quantidades de carbono e outras impurezas
mas 1,2-3% escória.
c. Aço que contem de 0.08 á 0.8% de carbono.
Page 66
d. Aço duro que contem 0.8 a 1.5% de carbono.
e. liga ou aço especial que alem de carbono contem um ou mais metais como Ni, Cr, W, V,
Mo, Mn.
3. 4. 2. Matéria-prima
As principais matérias-primas para o fabrico de ferro e aço são ferro minério e calcário ou fluxo de
dolomite. Carvão de cozinha é usado como combustível. O combustível tem dois propósitos: para
aquecer o forno e produzir CO que actua como agente redutor. Para fazer aço especial outros
materiais tais como níquel, crómio, cobalto são adicionados.
Depósitos de ferro minério são encontrados na Índia, China, Brasil, Canada, Alemanha e Estados
Unidos da América. O minério inclui hematite vermelha (Fe2O3), a menos inferior hematite
castanha hidratada também conhecida por Limonita (2Fe2O3.3H2O), a magnetite magnética
(Fe3O4) que é preta de cor e pirite (FeS2). A hematite é facilmente reduzida. A magnetite contem
cerca de 72% de metal puro e pode ser reduzido com alguma dificuldade.
3. 4. 3. Remoção de impurezas em minério de ferro
A presença de impurezas num minério de ferro não reduz apenas o conteúdo de ferro no minério
mas também, aumenta os custos de produção especialmente no que diz resto ao consumo de
fluxo e combustível.
Se é usada a limonita, ela é secada primeiro antes do uso. Quando o minério contem largas
quantidades de impurezas, são levadas a cabo apropriados curativo de minério. Quando o minério
é obtido em pequenas quantidades, ele é sintetizadas em cubos.
As principais impurezas no ferro são a sílica e alumina. Sílica e alumina na presença de calcário
faz o minério se auto fundir com menores custos de produção. A temperaturas altas do forno de
fundição, o fluxo reage com alumina e sílica para formar um complexo de cálcio-magnêsio
alumínio conhecido por escória.
Enxofre e fósforo são também encontrados em minério de ferro como impurezas na forma de
sulfito de ferro (FeS), Sulfatos (CaSO4) e fosfatos (Ca3(PO4)2 ou Fe3(PO4)2. Ambos enxofre e
fósforo, que podem ser usados também como combustível, não são desejados na produção de
ferro e aço. Normalmente, aço não pode conter mais de 0.05% de enxofre ou 0,05% de fósforo.
Enxofre pode ser removido no forno de fundição escória. Fósforo não pode ser removido na
escória mas passa pelo ferro gusa onde ele é combinado com o aço no conversor. Como
resultado, os minérios são algumas vezes classificados como acido ou básicos de acordo com a
quantidade de fósforo presente. Minério acido contem menos de 0.05% de fósforo enquanto que o
básico tem mais de 0.05%.
Uma pequena quantidade de magnésio é geralmente presente no minério. Magnésio é vantajoso
na produção de aço porque reduz o efeito do enxofre por formar o sulfito de magnésio (MnS).
Algumas vezes, se o magnésio está ausente no minério, ele é acrescentado.
Page 67
3. 4. 4. Combustível
Coque é um combustível usado para fundir o minério e reduzir o minério de ferro em ião metálico.
Coque é produzido num fundo do forno de fundição por carbonização do carvão, ex: queimadura
de carvão na ausência de oxigénio para remover matéria volátil. Coque de boa qualidade tem
cerca de 80% de carbono e 20% de cinzas. É difícil prevenir a formação de CO e a sua alta
porosidade dá maior superfície de contacto a reacções químicas. Ele é consumido no nível de
uma tonelada por tonelada de ferro gusa.
3. 4. 5. Produção de Ferro gusa
Ferro gusa é produto directo de fundição de minério de ferro com fluxos e combustível em alto
forno de fundição. O oxigénio é introduzido no topo do forno, por sopro ou soprado através de
bronze ou bocal de cobre sobre o material do forno em um número de tubos simetricamente
colocados, chamados ventaneiras. O jacto de ar é pré-aquecido para a temperatura de 700C e
pressão de 2.5kg/cm2 usando gases de exaustão quente deixando o formo pelo topo. Préaquecimento grandemente aumenta a economia da produção de aço.
O ferro fundido e escória é recolhido no fundo da forno enquanto ao gases escapam pelo topo. A
camada de escória flutua sobre o ferro mais pesado e é periodicamente colhido como escoria e
armazenado como resíduo que pode ser usado na produção de cimento ou fazendo ladrilhos.
O ferro gusa é aproveitado e/ou usado na produção de ferro fundido, armazenado em suínos de
sacos de área ou é levado para a produção de aço. Para fazer ferro fundido, o metal fundido é
colocado em moldes de tamanho e forma desejado. O metal é arrefecido e solidificada na forma
desejada.
Fig 3. 2. Diagrama esquemático de um forno de fundição mostrando as temperaturas á alturas
relativas.
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3. 4. 6. Reacções do forno de fundição
A temperatura no forno de fundição cresce progressivamente do topo a base. As seguintes
reacções acontecem em diferentes zonas:
Redução de minério ferro
Fe 2 O 3 + CO
CO 2 + 2 Fe 2 O 4
Fe 2 O 4 + CO
3 FeO + CO 2
3 Fe + 3 CO 3
3 FeO + 3 CO
Reacções do combustível
C + O 2  CO 2
CO 2 + C
2CO
Reacções de formação de escória
CaCO 3
CaO + CO 2
CaO + SiO 2  CaSiO 3
2 Fe + SiO 2  2 FeO + Si
2 Mn + SiO 2  MnO + Si
MnO2 + 2C  Mn + 2 CO
FeS + CaO + C  CaS + Fe + CO
FeS + Mn  Fe + MnS
Ca 3 (PO 4 ) 2 + 2 SiO 2 + 5C  3 CaSiO 3 + 2P + CO.
Grande parte do enxofre passa para escória como CaS e MnS e apenas uma pequena porção
contínua no metal como FeS e MnS.
Page 69
3. 5. Metalurgia Extractiva do Alumínio
Alumínio é o metal mais abundante na terra e é comercialmente extraída da bauxita minério onde
ocorre como óxido de alumínio hidratado.
A extracção de alumínio da bauxita ocorrem em três etapas:

Curativo de minério: limpeza do minério por separação do metal contendo o mineral do
lixo (ganga)

Tratamento químico de bauxita por conversão de óxido de alumínio hidratado em óxido
de alumínio puro.

Redução do alumínio do óxido do alumínio por processos electrolíticos.
O Curativo de minério pode envolver lavagem do minério, classificação do tamanho e lixiviação.
3. 5. 1. Tratamento químico de bauxita
Nesta etapa, a bauxita está quebrada e aterrada até ao tamanho correcto de partículas para
extracção efectiva da alumina por digestão com solução de hidróxido de sódio quente que
dissolve o hidróxido de alumínio, formando a solução de aluminato de sódio
2NaOH + Al 2 O 3  Na 2 Al 2 O 3 + H 2 O
A impureza residual (oxido de silício, ferro, titânio e alumínio ex: SiO 2 , Fe 2 O 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 ). Estas
impurezas insolúveis são chamada “lama vermelha” que junto com impurezas sólidas finas, são
separadas da solução de aluminato de sódio por lavagem e espessamento. A solução é então
semeado com hidróxido de alumínio do lote anterior em tanques precipitadores, onde o hidróxido
de alumínio precipita da solução.
Na 2 Al 2 O 3 + 4H 2 O  2Al(OH) 3 + 2NaOH
O hidróxido de alumínio depois de separado do hidróxido de sódio é convertido em óxido de
alumínio puro por aquecimento á 1800F (1000C) em fornos rotatórios ou calcinadores de leito
fluidizado.
2 Al(OH) 3  Al 2 O 3 + 3 H 2 O
Page 70
3. 5. 2. Redução do alumínio do óxido de alumínio
Primeiramente o alumínio é produzido por redução electrolítica do óxido de alumínio. Como o
óxido de alumínio é muito pouco condutor eléctrico, a sua electrólise é levada a cabo em um
banho de criólito (mineral, contendo fluoreto e aluminato de sódio – Na 2 AlF 6 ) fundida as mostrado
no diagrama esquemático abaixo.
Fig. 3. 3. Processo electrolítica da produção de alumínio
Esta tecnologia é chamada Processo Hall-Heroult. A célula electrolítica para a produção de
alumínio consiste de um pote com linhagem de carbono. A linhagem de carbono está contida
numa casca de aço com isolamento térmico de alumina ou isolamento de tijolos. A linhagem de
carbono serve de pólo negativo (cátodo). Ânodos de carbono pré-fabricado são conectado e
suspensos do condutor de corrente (bus bar). Os ânodos são emersos num banho de criólito
fundida á 915-950c. O óxido de alumínio é adicionado na criólito e dissolve nela. Quando a
corrente eléctrica passa entre os ânodos e os cátodos pelo criólito, o oxide de alumínio decompõese em alumínio metálico depositado no cátodo e oxigénio é libertado no ânodo. O oxigénio da
alumina dissolvida no banho combina com o fundo da superfície do ânodo de carbono para formar
dióxido de carbono.
O controlo da concentração de alumina nas células é conseguida por uma desnutrição leve.
Quando a alumina atinge um nível critico, a célula passa sobre os efeitos do ânodo causados por
uma limitação da taxa de difusão de alumina para a superfície do ânodo. A voltagem da célula
então cresce e alguns fluorcarbonos são gerados. Uma lâmpada conectada através da célula
acende com o aumento da voltagem da célula como sinal para os operadores alimentarem a
célula de alumina e matar o efeito do ânodo. Células agora correm um dia ou mais tempo entre o
efeito do ânodo. A taxa do fluoreto de sódio para o fluoreto de alumínio no banho de criólito muda
com passar do tem e adições correctivas são colocadas baseadas nas analises laboratoriais.
Page 71
Na operação, criólito congela nos lados da célula formando uma “saliência” que protege o
sidelining do ataque severo do alumínio e criólito fundido. Criólito também congela no topo do
banho e forma uma “crusta” para suportar o topo da camada do isolamento térmico de alumina.
Alumina é alimentada no banho por buracos feitos na crusta. O dióxido de carbono sai pelos
buracos no crusta e é colhido sobre o capo. O dióxido de carbono e as fugas de ar são agora
canalizados para secar purificadores que removem flúor da corrente de gás. A fresca alumina em
contacto com os gases remove o fluoreto de hidrogeno e evapora a partícula de flúor. Esta
alumina, alimenta-se da célula, retorna o flúor as células. O fluoreto de hidrogeno vem dos
resíduos de hidrocarbonetos do ânodo e traços de água na alumina e na humidade reagindo com
o banho do flúor.
Os ânodos são consumidos no processo pela reacção de carbono e oxigénio. Substitutos são
adicionados no locais individuais em escala regular. As beatas do ânodo são enviados de volta
para a fábrica do ânodo para serem aterrados e misturados na nova pasta do ânodo para serem
prensados e cozidos.
O alumínio fundido é periodicamente tapper sobre o vácuo do forno em um cadinho e moldado em
lingotes.
3. 6. Metalurgia Extractiva de Cobre
O cobre é o mais extraído de minério contendo sulfitos de cobre, óxidos de cobre ou carbonatos
de cobre. Minérios de cobre são geralmente pobres e contem dentre 1.5 e 5% de cobre. Assim
sendo, a extracção comercial do cobre evolve muitos processos curativo antes do etapa de
fundição.
A extracção de cobre do seu minério sulfito é feito por eliminação da ganga, ferro, enxofre e
poucas impurezas pelos seguintes passos rendendo mostrada % de cobre depois de cada passo:
% cobre

Concentração
15-25

Torragem
30-45

Fundição
-

Conversão do matte
98

Refinação por fogo
99.5

Conversão electrolítica
99.5
Page 72
3. 6. 1. Concentrando
O propósito do passo de concentração é para separar o mineral de cobre da ganga. O minério é
primeiramente quebrado e finamente dividido. Isto é feito numa suspensão com água e depois
alimentado a uma célula de Flotação. As partículas de minério são levantadas por bolhas de ar
enquanto a ganga permanece na célula. A célula de flotação contendo o minério é engrossado e
filtrado. A polpa é secada para cerca de 6% de humidade.
3. 6. 2. Torragem
O objectivo do torragem é de remover o excesso de enxofre. Assim, se o minério não tive excesso
de enxofre, torragem podia ter sido omitida e o minério directamente fundido. Torragem é feita
num forno de soleira múltiplo ou num leito fluidizado.
A polpa seca é alimentada no forno de assar de 600 a 700c. a queima de minério de sulfito
fornece o calor para manter a temperatura onde o torragem acontece. A reacção do forno de assar
as seguintes :
2 As 2 S 3 + 9 O 2  2As 2 O 3 + SO 2
2Sb 2 S 3 + 9 O 2  2Sb 2 O 3 + 6 SO 2
Fe 2 S 3  2FeS + S
S + O 2  SO 2
2 FeS + 3 O 2 2 SO 2 + 2FeO
4 FeO + O 2  2 Fe 2 O 3
O arsénio e o antimónio são voláteis e deixam com o dióxido de enxofre.
3. 6. 3. Fundição de matte
Nesta etapa o concentrado é fundido no forno para produzir a mistura de cobre e ferro, chamada
matte.
Fundição é feita a cerca de 135°c. O minério rasted está em forma de pó e não pode então ser
fundido convenientemente no forno de fundição. Isto é feito num longo forno revérbero pela poeira
de carvão. As seguintes são as reacções que acontecem no forno:
2FeS + 3 O 2  2FeO + 2SO 2
FeO + SiO 2  FeSiO 3
Cu 2 O + FeS  Cu 2 S + FeO
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CuO + FeS  CuS + FeO
2 CuS  Cu 2 S + S
3 Fe 2 O 3 + FeS  7FeO + SO 2
Cu 2 S e parte do FeS formam a matte. Os silicatos e óxidos de ferro são escoriados. A ganga é
absorvida pela escória e removido.
3. 6. 4. Produção de cobre de blister
O objecto da operação de conversão é de converter o matte em blister cobre fundido contendo 96
a 08% de cobre e remove a escória rica em ferro.
A operação é feita em duas etapas, cada uma tem uma distinta cor da chama. Na primeira etapa,
o ar é soprado pelo matte até que toda escória é formado ex. a total eliminação de FeS. A sílica é
usada para reagir com o óxido. A escória é removida inclinando o convertor. O ar é de novo
soprado pelo matte e o Cu 2 S é convertido em Cu. As seguintes são as reacções no convertor:
Etapa de formação de escória:
2 FeS + 3 O 2  2FeO + 2 SO 2
2 FeO + 2 SiO 2  2 FeSiO 3
Formação de cobre blister:
2Cu 2 S + 3 O 2  2 Cu 2 O + 2SO2
2 Cu 2 O + Cu 2 S  6Cu + SO 2
3. 6. 5. Refinaria de Fogo
O cobre blister é alimentado no forno onde parte do Cu é oxidado em Cu2O quando dissolvido em
cobre fundido. O óxido rapidamente oxida as impurezas. SO2 sai enquanto outras impurezas
formam impureza na superfície. A impureza é frequentemente escumado para expor nova
superfície para oxidação. A polé de madeira verde é então impulsionada e o hidrogénio da
madeira reduz o excesso de oxigénio. Poling continua até que características de superfície
apropriada das amostras esfriadas são obtidas. O produto é chamado tom duro. Tem boa
condutividade eléctrica. Ele é moldado em placas.
3. 6. 6. Refinaria Electrolítica
Cobre tom duro não é adequado para soldadura a gás até que é desoxidado além. Isto é feito
dentro de ânodos de cobre impuro que são emersos em 5 á 10% de banho de ácido sulfúrico
contendo sulfato de cobre. Folha de cobre puro serve de cátodo onde o cobre deposita-se.
Cátodos produzidos são resultado de processo de refinaria electrolítica contendo 99.9% de cobre
que é usado para a produção de cobre e liga de produtos de cobre.
Page 74
Avaliação formativa
1. Que unidades de operações são geralmente feitas durante minerais curativo de minério?
2. Descreve como o separador electrostático funciona.
3. Explica o sintetização é.
4. Diferencie usando equações, a diferença entre calcinação e torragem.
5. Como são a sílica e alumina removidas do minério de ferro?
6. Descreve como o ferro gusa é produzido no forno de fundição
7. Descreve o processo de extracção de alumina em bauxita.
8. Desenhe um diagrama esquemático de um hall-herout célula electrolítica de produção de
alumínio e explique como funciona.
9. Do que diz respeito a metalurgia extractiva de cobre, escreve equações de reacções que
ocorrem durante:
a. Torragem
b. Fundição de matte
10. Porque é necessário queimar e electroliticamente refinar o cobre?
Page 75
Actividade 4
Indústrias de Química Inorgânica Parte Ii: Cloro-Álcalis, Amónia, Ácido Sulfúrico,
Fertilizantes E Cimento
Ao fim desta unidade, você deve ser capar de:
a. Descrever, usando equações e diagramas, a produção electrolítica de hidróxido de sódio
e cloro usando mercúrio, diafragma e células membranosas.
b. Explicar como a amónia é produzida usando ar pelo processo de Haber.
c. Descrever o processo de Contacto para a produção de ácido sulfúrico.
d. Discutir os vários tipos de fertilizantes e a produção de fertilizantes de fósforo.
e. Descrever usando diagramas, equações e unidades de operação, o processo para a
produção de cimento Portland.
Sumario das actividades de aprendizagem
Nesta unidade, nós iremos ver a produção industrial de alguns químicos básicos e comuns. Você
vai aprender sobre o processo e a química envolvida na produção de, hidróxido de sódio e cloro,
amónia, acido sulfúrico, fertilizantes e cimento Portland.
1. Chang R. and Tikkanen W. (1988) O top cinquenta da industria química. Casa Random .
Nova York.
2. George T. A. (1977). Shreve’s Chemical Process Industries. 5a edição. Edição McGraw-hill
Internacional. Series de engenheira química. Singapura.
3. Shukla S. D. and Pandey G. N, (1978). Um Manual de Tecnologia Química. Vol.1
(Inorgânica/Orgânica). Vikas Publising House PVT Ltd. Nova Deli.
4. Stephenson R. M. (1966). Introdução ás industrias de química industrial, corporação
Reinhold Publishing, Nova York.
5. Gerhartz, W. (editor), (1987). Enciclopédia de Química Industrial do Ullmann. Vol A8, 5a
edição, VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim
Page 76
Lista dos recursos relevantes

Computador com internet para acessar ligações e recursos relevantes com livre de
direitos autorais.

CD-ROM acompanhando este módulo para leitura compulsiva e demonstrações.

Recursos multimédia como vídeo, VCD e Leitores de CD.
Lista das hiperligações úteis relevantes
http://cheresources.com
Http:/uk.encarta.msn.com/media_761566936/Sulphuric_Acid.html
http/www.icis.com/chemical/intelligence
estes endereços têm informações e outras ligações em tecnologias de produção de vários
produtos químicos.
4.1. Produção de Hidróxido de Sódio e Cloro pelo Processo Cloro-álcalis
4. 1.1. Introdução
Antes do método electrolítico de fazer hidróxido de sódio e cloro (processo Cloro-álcalis) fosse
mundialmente usado, hidróxido de sódio era feito das cinzas de soda pelo processo Cal-Soda. A
cinza de soda como Na 2 CO 3 aquoso reage como Cal hidratada (Ca(OH) 2 ) de acordo com a
seguinte equação:
Na 2 CO 3 (aq) + Ca(OH) 2 (S)  2 NaOH (aq) + CaCO3(S)
O processo Cloro-álcalis gradualmente substituiu o processo Cal-soda.
4.1.2. Matéria-prima
A indústria Cloro-álcalis usa rocha de sal, um depósito natural de cloreto de sódio. A solução
aquosa de cloreto de sódio, referida como Salmoura contém iões Na+, Cl-, H+ e OH-. A electrólise
desta solução produz simultaneamente cloro, hidróxido de sódio e hidrogénio numa proporção de
1:1.13:0.028.
4.1.3. Processo Cloro-álcalis
O termo Cloro-álcalis refere-se a dois químicos (cloro e um alcalino) que são simultaneamente
produzido como resultado de electrólise de salmoura. Os químicos Cloro-álcalis mais comuns são
cloro e hidróxido de sódio (soda caustica) mas pode incluir hidróxido de potássio quando a
salmoura de potássio é usado.
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Electrólise de salmoura produz cloro no ânodo e o hidrogénio com o hidróxido de alcalino no
cátodo. Os dois produtos são removidos em diferentes correntes.
Em geral, a reacção química de electrólise de cloreto de sódio é:
2 NaCl(aq) + 2H 2 O(l)  2NaOH(aq) + Cl 2 (g) + H 2 (g)
Se cloro não é separado do hidróxido de sódio, reacções secundárias podem ocorrer, tais como:
2NaOH(aq) + Cl 2 (g)  NaOCl(aq) + NaCl(aq) + H 2 O(l)
H 2 (g) + Cl 2 (g)  2HCl(g)
Três processos são usados: o processo diafragma celular, o processo célula membrana e o
processo célula de mercurio. Estes são ilustrados nas figuras abaixo:
Fig. 4.1. Células Cloro-álcalis
4.1.4. Células Mercúrio
No processo célula-mercurio, uma piscina de fluxo de mercúrio na parte inferior da célula
electrolítica funciona como cátodo. Os ânodos são grafite ou titânio modificado. Quando uma
corrente eléctrica passa pela salmoura, o cloro é produzido no ânodo e o sódio dissolve-se no
mercúrio, formando uma amálgama de sódio e mercúrio. A amálgama é então colocada em um
vaso separado, onde se decompõem em sódio e mercúrio.
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Reacções da célula
No ânodo:
2 Cl- (aq)  Cl 2 (g) + 2eNo Cátodo:
2Na+ (aq) + 2e-
Hg
2Na/Hg
Total: 2 NaCl (aq)  2NaHg + Cl 2 (g)
A amálgama (uma liga de mercúrio e de sódio) é levada para um diferente vaso para
decomposição de acordo com a equação:
2Na.Hg + 2H 2 O  2 NaOH + H 2 + Hg
Inicialmente, células de mercúrio pareciam dominar o este tipo de produção porque produzia
produtos de alta qualidade. Com a exacta adição de uma quantidade de água necessária, uma
solução de NaOH 50% é formada que não precisa de muita evaporação para concentração.
No entanto, as células de mercúrio usam muito mais energia que o diafragma e as células
membrana. Também, pequenas quantidades de mercúrio são descarregadas nos esgotos
vizinhos. Estas descargas foram descobertas como sendo fontes do cancerígeno metil mercúrio.
Isto levou a proibição e substituição gradual das células mercúrio por células diafragma.
4.1.5. Células diafragma
Estas células contem diafragma, geralmente feita por fibras de asbestos que separam o ânodo do
catado. O diafragma também permite que os iões passem por migração eléctrica mas limita a
difusão dos produtos. Os ânodos são feitos de grafite e os cátodos de ferro fundido. Quando a
corrente eléctrica passa pela salmoura, os iões de cloro e os iões de sódio movem-se para os
eléctrodos. O gás cloro é produzido no ânodo e iões de sódio no cátodo reagem com agua
formando soda cáustica. Algum sal resta na solução com a soda caustica e pode ser removida em
mais tarde.
Vantagens e desvantagens
i.
Os eléctrodos são posicionados perto um do outro e isto permite compacidade da célula
diafragma de baixa resistência eléctrica
ii.
Eles facilmente tornam-se congestionados com o uso (observado pela queda da alta
voltagem) e por isso devem ser substituídos regularmente.
iii.
Diafragmas permite o fluxo da salmoura do ânodo para o cátodo e isto reduz muito as
reacções paralelas como a formação de hipoclorito de sódio.
iv.
As células diafragma com cátodos metálicos tais como titânio coated com óxidos de terra
raros, raramente desenvolvem diafragma congestionados e não precisam de substituição
regular. Isto reduz os custos de produção.
Page 79
v.
A libertação de asbestos para o meio ambiente é um maior problema antecipado das
células diafragma. Diafragma feitos de plásticos resistentes á corrosão são a solução
proposta para a poluição de asbestos.
vi.
A maior vantagem é que células diafragma podem operar com 20% de razoável salmoura
impuro diluído. Esta salmoura produzem hidróxido de sódio diluído (cerca de 15%)
contaminado por cloreto de sódio. Concentrações de cerca de 50% são obtidas por uso
de evaporadores de multi-efeitos. Estudos mostraram que perto de 2600kg de água
devem ser evaporada para obter 1 tonelada de 50% soda cáustica.
Tecnologia de célula Diafragma ainda é usada, mas o uso de asbestos nas células está fazendo
novas plantas a virar para a nova mudança de iões ou tecnologia de membrana.
4.1.6. Células membrana
Desenho de células membrana melhoradas e de purificação barata tem aumentado a economia do
processo de nova membrana.
Fig. 4.2. Processo célula membrana de cloro-alcalis
Neste processo, invés de usar diafragma, membranas semi permeáveis feitas de folhas de
plástica são usadas para separar os compartimentos do ânodo e do cátodo. As folhas de plásticos
são porosas e activas quimicamente para permitir que os iões de sódio passem por ela mas
rejeitar iões hidroxilo. Um exemplo de uma material de membrana e acido polímero
perfluorosulfónico.
As membranas excluem os iões OH- e Cl- da camela do ânodo, fazendo assim um produto livre de
contaminação do sal que é experienciada na célula diafragma. As células membranas usam
soluções mais concentradas de salmoura e produz puro e mais concentrado hidróxido de sódio,
que necessita de pouca evaporação durante a concentração.
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Fig. 4.3. célula membrana do processo Cloro-álcalis
Salmoura é bombeado no compartimento do ânodo, e apenas iões de sódio passam para o
compartimento do cátodo, que contem água pura. Adicionalmente, a soda cáustica produzida
possui muito pouca contaminação de sal.
4. 2. Produção de Amónia
4.2.1. Introdução
A amónia é um dos mais produzidos químicos inorgânicos no mundo por causa da sua aplicação
generalizada. Amónia sintética é produzida da reacção entre nitrogénio e hidrogénio. Antes da
fixação de nitrogénio sintético fosse descoberto, adubos, sulfate de amónio (um produto
secundário da cozedura de carvão), salitre chileno, e mais tarde amónia recuperada da produção
de coque foram algumas das fontes importantes de nitrogénio fixado. Durante a primeira década
do século 20, a demanda mundial de fertilizantes a base de nitrogénio de longe excederam o
fornecimento existente.
4. 2.2. Aplicações da amónia
Amónia é a base de onde virtualmente todos produtos contendo nitrogénio são derivados.
Page 81
Os principais usos de amónia incluem a produção de:

Fertilizantes (sulfato de amónio, fosfato de diamónio, ureia)

Acido nítrico

Explosivos

Fibras, borracha sintética, plásticos tais como nylon e outras poliamidas

Refrigeração para produção de gelo, plantas de refrigeração em larga escala, unidades de
ar condicionado em edifícios e plantas.

Farmacêuticos (sulfonamidas, vitaminas, etc.)

Pulp e papel

Metalurgia extractiva

Soluções de limpeza
A material prima usada na produção de amónia são ar, água e hidrocarbonetos. Carvão pode
também ser usado no lugar de hidrocarbonetos mas o processo é complexo e caro.
4.2.4. Fixação de nitrogénio
Por muito tempo, o desenvolvimento comercial do processo de amónia por fixação de nitrogénio
foi provado ser ilusão. Métodos velhos usados na produção de amónia incluíam a destilação seca
de excreto de animais e vegetais nitrogenados. Aqui, o acido nitroso e nitritos foram reduzidos
com hidrogénio de acordo com a equação seguinte:
N 2 O + 4H 2  2NH 3 + H 2 O
Amónia também era produzida pela decomposição de sais de amónio usando hidróxido alcalinos
tais como a cal viva como indicado na seguinte equação:
2NH 4 Cl + 2CaCl 2  CaCl 2 + Ca(OH) 2 + 2NH 3
Haber inventou uma síntese catalítica de amónia em grande escala a partir dos gases
elementares hidrogénio e nitrogénio, reagentes que são abundantes baratos. Usando altas
temperaturas (cerca 500ºC), alta pressão (aproximadamente 150-200 atm) e um aço catalítico,
haber pôde forçar relativamente não reactivos gases nitrogénio e hidrogénio para combinar em
amónia.
Os esforços colaborativos de Haber e Carl Bosch fizeram a síntese comercial de amónia em alta
pressão possível em 1913. Este processo intenso e energético tem sofrido modificações
consideravam nos recentes anos.
Page 82
4.2.5. Reacção química e equilíbrio
A síntese de amónia a partir de nitrogénio e hidrogeno é uma reacção exotérmica reversível e
pode ser descrita pela seguinte reacção total:
½ N2 +
H2
500ºc, Fe
NH 3
ΔH = 45.7kj/mol
Esta reacção é acompanhada por uma diminuição de volume e pelo principio de Le Chatelier,
aumentando a pressão faz o equilíbrio se deslocar para a direita, resultando em alta concentração
de amónia. Já que a reacção é exotérmica, diminuir a temperatura também desloca a posição do
equilíbrio para a direita, resultando demovo em alta concentração de amónia. Podemos então
concluir que a síntese de amónia de acordo com a equação (1) é uma reacção em equilíbrio que
é favorecida por baixa temperatura e alta pressão. A termodinâmica dá-nos condições de
equilíbrio de reacção mas não nos da nenhuma ideia a cerca da taxa da reacção. A reacção não
acontece a temperatura ambiente por que nitrogénio precisa de muita energia para se dissociar.
Na fase gasosa, esta dissociação ocorrem apenas a cerca de 3000ºC. Mesmo a molécula de
hidrogénio que tem uma estrutura molecular fraca, só se dissocia a temperatura acima de 1000ºC.
4.2.6. Catalise
Porque a reacção de síntese de amónia não pode ser movida para a direita a baixa temperatura,
isto necessita de um aumento de temperatura, que infortunamente conduz a reacção inversa. Aqui
é onde o papel do catalisador entra. A reacção quando feita a altas pressões e temperatura ocorre
com altas concentrações quando o ferro catalisador está presente. As moléculas de hidrogénio e
nitrogénio perdem as suas graus translacionais de liberdade quando ligado à superfície do
catalisador. Isto reduz a energia de activação drasticamente para a libertação do átomo de
nitrogénio e mais, faz a reacção directa acontecer mais rápido a baixas temperaturas. Mas ainda
estamos razoavelmente alta (250-400ºC) mesmo com o uso do catalisador que essencialmente
acelera a reacção suficientemente para obter amónia nas condições onde a conversão do
equilíbrio é grande o suficiente para ser útil.
Catalisador Ferro
O real problema foi encontrar um catalisador adequado para que a máxima quantidade de produto
fosse obtida com mínimo volume de catalisador num período mais curto possível. O catalisador,
que inicialmente o Haber colocou, eram catalíticamente metais actives puros, que eram muito
caros. Eles também perdem a actividade catalítica depois de um curto período devido ao
envenenamento. Ferro foi um dos metais que mostrou alta actividade. No entanto, ferro puro tem
uma forma regular com pouca porosidade o que é uma desvantagem para um catalisador. O ferro
pode ser feito irregular por mistura e fusão do óxido de ferro com outras combinações de óxidos.
Isto é referido com promoção de estrutura. Um comum promotor de catalisador ferro é uma
mistura de Al 2 O 3 e K 2 O. Seu desempenho óptimo requer temperaturas de reacções a cerca de
400ºC e pressões de 150-300 atm. A reacção de síntese de amónia é feita comercialmente a 200500 atm e 450 á 600ºC.
Page 83
4.2.8. Método Moderno de Produção de Amónia
O processo de produção consiste de seis fases nomeadamente: produção dos gases reagentes,
purificação, compressão, reacção catalítica, recuperação da amónia formada e recirculação e
remoção de amónia como ilustrado no diagrama de fluxo fig. 4.4.
Fig. 4.4. diagrama de bloco de uma fábrica de amónia
Hidrogénio é obtido por conversão de hidrocarbonetos tais como metano, propano, butano ou
nafta em hidrogénio gasoso.
4.2.8.1. Dessulfuração
O reserva alimentar de hidrocarbonetos contem enxofre na forma de H 2 S, COS, CS 2 e
mercaptanas. O catalisador usado na reacção de reforma é desactivado (envenenado) por
enxofre. O problema é resolvido pela hidrogenação catalítica de compostos de enxofre como
ilustrando na equação seguinte:
H 2 + RSH  RH + H 2 S
O sulfito de hidrogénio gasoso é então removido por passagem por uma cama de óxido de zinco
onde é convertido em sulfito de zinco sólido:
H 2 S + ZnO  ZnS + H 2 O
Page 84
4.2.8.2. Reforma Primaria (vapor)
A reforma é um processo de conversão de gás natural ou nafta (C n H 2n+2 ) em hidrogénio,
monóxido de carbono e dióxido de carbono. Vapor e gás natural são combinados na proporção
tres-á-um. Esta mistura é pré-aquecida e passa pelo tubos em fila de catalisador no reformador
primário.
A reforma catalítica de vapor para remoção de enxofre de reserva produz gás de sínteses
(hidrogénio e monóxido de carbono). Usando metano como exemplo:
CH 4
Mi, 15-20 atm, 1000-1100ºC
CO + 3H 2
A reacção é endotérmica. Ela é feita á 1000-1100ºC. Ela não é favorecida pela alta pressão mas
para reduzir o fluxo proporcional volumétrico á alta temperatura, a reacção de reforma de vapor é
feita a alta temperatura de 15-20 atm.
4.2.8.3. Reformador Secundário
Do primeiro reformador, a mistura flui para o segundo reformador. Ar é alimentado ao reformador
para completar a conversão de metano em CO na seguinte reacção endotérmica:
CH 4 + Ar
Mi, 15-20 atm, 1000-1100ºC
CO + H 2 O + N 2
O nitrogénio e o hidrogénio que vem do segundo reformador são em proporção 3:1. Esta mistura é
conhecida como o gás sínteses.
4.2.8.4. Conversão de mudança
O monóxido de carbono é convertido para dióxido de carbono com assistência de camas
catalisadoras á diferentes temperaturas.
CO + H 2 O  CO 2 + H 2
Esta reacção de mudança água-gás é favorável a produção de dióxido de carbono que é usado
como uma matéria-prima para produção de ureia. Ao mesmo tempo mais hidrogénio é produzido.
4.2.8.5. Purificação
O monóxido de carbono é removido por limpeza , esfregando com água, solução aquosa de
monoetanoamina ou solução quente de carbonato de potássio.
CO é um veneno irreversível para o catalisador usado na reacção de sínteses, portanto a
necessidade da sua remoção as sínteses gás passa por cama de outro catalisador no metanador,
onde restantes traços de monóxido de carbono e dióxido são convertidos de volta ao metano
usando hidrogénio.
CO + 3H 2 = CH 4 + H 2 O
CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2 H 2 O
O 2 + 2H 2  2H 2 O
Note que a primeira equação é o oposto da reacção do reformador.
Page 85
4.2.8.6. Convertor de Amónia
Depois de deixar o compressor, a mistura gasosa vai por camas de catalisador no convertor de
sínteses onde amónia é produzida numa proporção estequiométrica de tres-á-um hidrogénio á
nitrogénio. No entanto, nem todo hidrogénio e nitrogénio são convertidos em amónia. O
Hidrogénio e nitrogénio não convertido são separados da amónia num separador e re-enviados de
volta para o compressor de gás de sínteses e para converter com novo stock de alimentação.
Porque o ar contém árgon que não participa nas reacções principais, expurgando-a com água
minimiza a sua construção na presilha de reciclagem.
4.2.8.7. Separação de amónia
A remoção do produto amónia é conseguida via refrigeração mecânica ou absorção/destilação. A
escolha é feita por examinação dos custos fixos e de operação. Tipicamente, a refrigeração é mais
económica á pressão da síntese de 100 atm ou acima. Á baixas pressões, absorção/destilação é
usualmente favorecida.
4.2.8.8. Armazenamento de amónia
Amónia é armazenada em tanques como um liquido refrigerado. Alguma amónia é usada
directamente como fertilizante. A maior parte da amónia é convertida no processo jusante para
ureia (46% nitrogénio) ou nitrato de amónia (34%Nitrogenio) para uso em fertilizante.
4.2.9. Alguns Impactos Ambientais de Produção de Amónia
Amónia é tóxico, irritante e corrosivo para ligas metálicas (ex. ligas de Cobre). Na refrigeração, a
sua substituição pelo não tóxico clorofluorcarbono (CFCs) contribuiu para o aquecimento global.
No processo de grandes industrias como fazedor de gelo a granel, e processamento e
preservação de alimento, amónia ainda é usada como refrigerante.
A toxicidade da solução de amónia é usualmente não perigosa para seres humanos por que é
facilmente excretada pela urina. No entanto, amónia mesmo em concentrações diluídas é tóxica
para animais aquáticos porque eles não tem mecanismos para elimina-la dos seus organismos por
excreção.
Page 86
4.3. Produção de Acido Sulfúrico
4.3.1. Introdução
Durante o século 19, o químico alemão Baron Justus Von Liebig descobriu que acido sulfúrico,
quando adicionado no solo, aumentava a quantidade de fósforo do solo disponíveis as plantas.
Esta descoberta deu um aumento na produção comercial do ácido sulfúrico e levou ao
melhoramento dos métodos de fabrico.
4.3.2. Usos do acido sulfúrico
O ácido sulfúrico é o químico mais usado grandemente. O maior uso simples de ácido sulfúrico é
para fazer fertilizantes fosfatos e sulfatos de amónia. Outros usos incluem produção de ácido
fosfórico, fosfatos de trisódio para fabrico de detergentes. Ácido sulfúrico é também usado em
grande quantidades na produção de ferro e aço como agente de decapagem para remover a
oxidação, ferrugem e escala dos metais. Ele é um agente oxidante e desidratante. A sua acção
desidratante é vital na absorção de água formada nas conversões químicas tais como nitração,
sulfonação e esterificação. Ele vigorosamente remove agua de, e por isso chars, madeira,
algodão, açúcar e papel. Como agente oxidante forte, ele é capaz de dissolver tais como
relativamente não reactivos metais como cobre, mercúrio e forma compostos destes metais.
Ele é usado na produção de sulfato de alumínio para aplicação na produção de polpa de papel e
no tratamento de água. Ele é também usado como um electrólito nas baterias de chumbo ácido
encontrados nos carros.
Varias concentrações de ácido sulfúrico estão disponíveis de acordo com o seu propósito de
aplicação. Destes incluem:
 10% acido diluído para uso no laboratório, pH=1
 33.3% para Baterias de chumbo ácido, pH= 0.5
 62.2% para câmara e produção de fertilizantes, pH=0.4
 77.7% torre e ácido Glover
 , pH=0.25
 93.2% óleo de vítreo
 100%H 2 SO 4
 20% óleum (104.5% H 2 SO 4 )
Matéria-prima para ácido sulfúrico são aqueles que produzem dióxido de enxofre quando reagem
com oxigénio. A matéria-prima comum mais usada são:

Enxofre elementar

Sulfitos como as pirites

Sulfito de Hidrogeno das refinarias de petróleo.
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4.3.4. Processo de produção
Dois processos, a câmara de chumbo e o processo de contacto, são usados para produção de
ácido sulfúrico. Nas suas etapas iniciais, ambos processos precisam do uso de dióxido de enxofre.
4.3.4.1. O processo câmara de chumbo
Este processo emprega com os vasos de reacção, largos torres de tijolo de chumbo revestido.
Nessas torres, o gás dióxido de enxofre, ar, vapor e óxidos de nitrogénio reagem para formas
concentrações de ácido sulfúrico como finas gotas que caem no chão da câmara. Quase todos
óxidos de nitrogénio são recuperados pela saída do fluxo de gás e são trazidos de volta a câmara
para serem usados de novo. O ácido sulfúrico produzido deste modo é apenas cerca de 62 á 70
por cento H 2 SO 4 . O resto é água. O processo de câmara tornou-se obsoleto e foi substituído pelo
processo de contacto devido as seguintes razoes:
i.
O aumento da demanda para forte, puro ácido e óleum.
ii.
Plantas de processos de contacto são baratas e mais compactadas.
4.3.4.2. O processo de Contacto
O segundo método de produção de ácido sulfúrico, o processo de contacto, que veio para o uso
comercial por volta de 1900, depende da oxidação de dióxido de enxofre para trióxido de enxofre,
SO 3 , sob a influência aceleradora de um catalisador.
As primeiras plantas de contacto (antes 1920) foram construídas usando catalisador platina. A
platina finamente dividida, o catalisador mais efectivo, tem duas desvantagens: é muito cara e é
desactivada por certas impurezas no dióxido de enxofre ordinário. Eles incluem compostos de
arsénio, antimónio e chumbo. No meio de 1920, catalisadores de vanádio começaram a ser
usados e tem, desde lá ,substituído a platina. Desde de 1930, o processo de contacto pude
competir com o processo de câmara e porque produzia acido altamente forte, quase substituiu o
processo de câmara.
Porque a oxidação de enxofre e dióxido de enxofre libertas largas quantidades de energia,
grandes mudanças no desenho das plantas de produção foram introduzidas para utilizar esta
energia de aquecimento na produção de vapor para gerar energia eléctrica. Esta combinação de
uma planta química e geração eléctrica é conhecida como co-geração.
O diagrama de fluxo de produção de ácido sulfúrico pelo processo de contacto é mostrado na Fig.
4.5.
Page 88
Fig. 4.5. diagrama de bloco de produção de ácido sulfúrico pelo processo de contacto.
Os principais passos na planta de contacto são:

Produção de gás de dióxido de enxofre

Purificação e arrefecimento do gás

A conversão de gás SO 2 em trióxido de enxofre (SO 3 ) por passagem por um convertor
contendo o catalisador.

Absorção de trióxido de enxofre em ácido sulfúrico
4.3.4.3. Produção de SO 3
Enxofre é queimado no forno de enxofre para produzir dióxido de enxofre:
S(s) + O 2 (g) = SO 2 , ΔH=-298.3 kJ 25ºC
Antes da combustão, o enxofre, é primeiro fundido aquecendo-o até 135ºC. A combustão é feita
entre 900 e 1800ºC. A unidade de combustão tem um processo de gás arrefecidos. O conteúdo de
SO 2 dos gases de combustão é geralmente cerca de 18% por volume e o conteúdo de O 2 é baixo
mas acima de 3%. Os gases são geralmente diluídos para 9-12% SO 2 antes de entrar no
processo de conversão.
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Conversão de SO 2 em SO 3
O desenho e operação das plantas de ácido sulfúrico são focalizadas na seguinte reacção química
da fase de gás na presença de um catalisador:
2SO 2 + O 2 (g) = 2SO 3 (g), ΔH=-98.3kJ at 25ºC
Pelas considerações termodinâmicas e estequiométricas, os seguintes métodos estão disponíveis
para maximizar a formação de SO 3 para o sistema O 2 / SO 2 / SO 3

Remoção de calor: a formação de SO 3 é exotérmica, então o decréscimo de temperatura
será favorável

Aumento da concentração de oxigénio

Remoção de SO 3

Aumento de sistema de pressão

Selecção de catalisador para reduzir a temperatura de trabalho

Longo tempo de reacção
Esta reacção é uma reacção reversível e as condições de uso são um compromisso entre o
equilíbrio e as considerações das proporções.
É necessário mudar a posição de equilíbrio o mais longe possível para a direita de forma a
produzir a quantidade máxima possível de trióxido de enxofre na mistura do equilíbrio. Mesmo
pensado que o excesso de O 2 poderia mover a formação de SO 2 para a direita, a mistura 1:1 dá a
melhor possibilidade de rendimento geral de trióxido de enxofre. A reacção directa é exotérmica e
é favorecida pela baixa temperatura. No entanto, baixa temperatura torna lenta a reacção. Para
fazer os gases atingirem o equilíbrio em curto espaço de tempo, uma temperatura comprometida
de 400-450ºC é usada. De acordo com o princípio de Le Chatelier, altas pressões favorecem a
reacção directa. No entanto, mesmo em pressões relativamente baixas de 1 á 2 atmosfera, existe
uma conversão de 99.5% de dióxido de enxofre em trióxido de enxofre. Na ausência de
catalisador, a reacção é bem devagar e é então feita na presença de catalisador óxido de vanádio
que tem longo vida porque não se envenena facilmente. Mais ainda, catalisador de vanádio tem
alta eficiência de conversão. A sua única desvantagem é que ele precisa de baixa concentração
de dióxido de enxofre o que faz o custo de capital da planta ser alto.
Em sumário, condições óptimas para a produção de ácido sulfúrico no processo de contacto são:

Uma temperatura de cerca de 430ºC

Uma pressão de 2 atmosferas

Catalisador pentóxido de vanádio
Um diagrama de conversão é mostrado na fig. 4.6.
Page 90
Fig. 4.6. Convertor para SO 2 em SO 3
4.3.4.4. Absorção de SO 3
Ácido sulfúrico é obtida da absorção de SO 3 em ácido sulfúrico com concentração de no mínimo
98%, seguida de ajuste de forcas por adição de água controlada.
SO 3 irá reagir com água para formar ácido sulfúrico. No entanto, converter trióxido de enxofre em
ácido sulfúrico não pode ser feita pela simples adição de água no trióxido de enxofre. Mistura
directa de trióxido de enxofre com água pela reacção seguinte é incontrolável. A natureza
exotérmica da reacção significa que ela gera um nevoeiro ou névoa de ácido sulfúrico que é mais
difícil de trabalhar que o liquido.
SO 3 (g) + H 2 O (l) = H 2 SO 4 (l), ΔH=-130.4 kJ á 25ºC
Invés, o trióxido de enxofre é primeiro dissolvido em ácido sulfúrico concentrado(98%) para formar
um produto conhecido como fuming ácido sulfúrico ou óleum.
SO 3 + H 2 SO 4 (l) = H 2 S 2 O 7 (l)
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Pode-se reagir o óleum com água com segurança para produzir ácido sulfúrico concentrado.
H 2 S 2 O 7 (l)+ H 2 O (l) = 2H 2 SO 4 (l)
4.3.4.5. Problemas Ambientais
O ácido sulfúrico é o constituinte da chuva ácida, formado pela oxidação atmosférica do dióxido de
enxofre em presença de água. Dióxido de enxofre é libertado quando combustíveis contendo
enxofre tais como óleos e carvão são queimados. O gás escapa da atmosfera formando ácido
sulfúrico. Ácido sulfúrico é também formado naturalmente pela oxidação de ore sulfitos.
4.4. Produção de fertilizantes
4.4.1. Introdução
Fertilizantes é uma substancia adicionada ao solo para melhorar o crescimento e rendimento das
plantas. Os fertilizantes sintéticos modernos são compostos maioritariamente por compostos de
nitrogénio, fósforo e potássio com adição de nutrientes secundários.
O processo de adição de substâncias no solo para melhorar a sua capacidade de crescimento foi
desenvolvida nos primeiros dias da agricultura. Antigos farmeiros sabiam que a primeira colheita
numa porção de terra era muito melhor que nos anos subsequentes. Isto causou a que eles se
movessem para novas, não cultivadas áreas, que de novo mostrava o mesmo quadro de redução
de colheitas com o passar do tempo. Eventualmente, foi descoberto que o crescimento das
plantas numa porção de terra podia ser melhorada por espalhar estrume de animal pelo solo. Com
o passar do tempo, a tecnologia de fertilizar tornou-se mais refinada. Novas substâncias que
melhoram o crescimento das plantas fora descobertas.
4.4.2. Usos de Fertilizantes
O uso de fertilizantes sintéticos tem melhorado significantemente a quilito e quantidade de
alimentos disponíveis hoje, apesar do seu uso ao longo termo ser um assunto ambiental sujeito a
debate.
Como foi mencionado, fertilizantes são tipicamente compostos por nitrogénio, fósforo e potássio
como micro nutrientes. Nitrogénio ajuda a manter as plantas verdes e joga um grande papel de
aumentar o rendimento das culturas. Tem um papel crítico na formação de proteínas e é um
componente chave da clorofila. Plantas com nitrogénio adequado apresenta um crescimento
saudável vigoroso, desenvolvimento e fortalecimento da raiz, folhagem verde-escuro, aumento
das sementes e formação de frutos e maiores colheitas.
Plantas também precisam de fósforo, um componente dos ácidos oleicos, fosfolípidos e muitas
proteínas. Fósforo também é necessitado para prover energia para conduzir reacções químicas
metabólicas. Sem fósforo suficiente, o crescimento da planta é reduzido.
Page 92
O potássio ajuda as plantas a crescer caules fortes, do mesmo modo que cálcio dá as pessoas
ossos fortes. Ele é usado na síntese de proteínas e outros processos chaves da planta.
Amarelamento, amostras de tecido morto, e caules e raízes fracas são indicativos de plantas que
tem falta de potássio suficiente.
Alem destes três macro nutrientes, fertilizantes também contem traços de elementos que
melhoram o crescimento das plantas. Cálcio, magnésio e enxofre são também importantes
material no crescimento das plantas. Eles são também incluídos em fertilizantes em pequenas
quantidades, no entanto, desde que muitos solos naturalmente contem o suficiente destes
componentes. Enquanto eles podem estar presentes em pequenas quantidades, estes
componentes não são mesmos importantes para o crescimento, e sem eles, as plantas podem
morrer. A ausência de qualquer um dos nutrientes no solo pode limitar o crescimento das plantas,
mesmos quando todos outros nutrientes estão presentes em quantidades adequadas.
4.4.3. matéria-prima
Fertilizantes primários incluem substâncias derivadas de nitrogénio, fósforo e potássio. Nitrogénio
é derivado da amónia, fósforo de rochas de fosfatos e potássio de cloreto de potássio, um
componente primário de potassa.
4.4.4. Processo de Fabrico
Fabricas completamente integradas foram desenhas para produzir compostos fertilizantes dos
fertilizantes primários. dependendo da actual composição do produto final, o processo de
produção diferirá de produtor para produtor.
Fertilizantes multicomponentes são componentes fertilizantes compostos de fertilizantes primários
de nitrogénio, fósforo e potássio (NPK). geralmente, cada grânulo de componente fertilizante
contem uma proporção uniforme dos nutrientes ou misturas. Os três números no saco de tais
fertilizantes são referidos com as “análises”. É uma percentagem de nitrogénio, fósforo e potássio
que está disponível para as plantas daquele saco de fertilizantes. N-5-P-10-K-5 ou simplesmente
5-10-5 significa 5 porcento de nitrogénio, 10 de fósforo e 5 de potássio. As análises encontradas
no saco ou no contentor de envio do fertilizante diz ao farmeiro ou consumidor a quantidade de
nutrientes sendo fornecida.
Um balanço de 80 porcento irá conter alguns micro nutrientes e material de enchimento que
permite para cada aplicação de nutrientes a volta da área fertilizada.
Page 93
Fig. 4. 7. Um saco de fertilizantes mostrando analises
4.4.4.1. fertilizante de nitrogénio
Amónia (82-0-0) é um fertilizante de nitrogénio básico. Armazenado como um liquido sobre
pressão ou refrigerado, passa a gás quando exposto ao ar e é injectado ao solo. É também usado
como um bloco de edifício para tornar fácil o uso de outros produtos fertilizantes de nitrogénio
incluindo fertilizantes de ureia, nitrato de amónio e nitrogénio líquido base de água. Acido nítrico e
amónia é usado para fazer nitrato de amónio (34-0-0), um fertilizante sólido granular com alto
concentração de nitrogénio. Os dois materiais são misturados juntos num tanque e a reacção de
neutralização ocorre, produzindo nitrato de amónio. Este material pode então ser armazenado até
que esteja pronto a ser granulado ou misturado com outros componentes fertilizantes.
Ureia (46-0-0) é um produto de nitrogénio sólido tipicamente aplicado na forma granular. Ele pode
ser combinado com nitrato de amónio. E dissolvido em água para fazer um fertilizante líquido de
nitrogénio altamente solúvel conhecido como solução de nitrato de amónio e ureia (NAU)
tipicamente contendo 28-32% de nitrogénio.
Sulfato de amónio (21-0-0) é outro fertilizante sólido de nitrogénio.
4.4.4.2. Fertilizante de Fósforo
A rocha de fosfato, Ca 5 (PO 4 ) 3 F que contem 27 á 38% de pentóxido de fósforo (P 2 O 5 ),é a
principal fonte de matéria-prima do qual se produz a maioria dos tipos de fertilizantes de fósforo.
O seu estado não processado, a rocha de fosfato não é susceptível para aplicação directa na
agricultura, pois o fósforo que contem é insolúvel. Para transformar o fósforo numa forma
disponível às plantas (CAH 4 (PO 4 ).H 2 O) e para obter um produto mais concentrado, a rocha de
fosfato é processada usando acido sulfúrico, fosfórico e/ou nítrico.
Acidulação com o acido sulfúrico converte a rocha em fosfato de monocálcio conhecido como
normal ou simples superfósforo (SSF) havendo um conteúdo fósforo de 15-20% de P 2 O 5 .
Page 94
A rocha do solo de fosfato é minuciosamente mistura com quantidades medidas de 60-70% de
ácido sulfúrico numa proporção de 0.82 á 0.95 de ácido para rocha de fosfato. O aquecimento de
diluição serve para aquecer o ácido é temperatura própria da reacção. Excesso de aquecimento é
dissipada pela evaporação de água extra adicionada. A proporção de adição de água e ácido é
variada para controlar a nível de humidade. O superfosfato fresco cai para uma conveia movendose devagar em um antro onde leva 1 hora para solidificar. Um desintegrador fatia a massa sólida
do produto de não refinado antes de ser levado para armazenamento em pilha. A reacção química
continua por 4-6 semanas para 15-20 de P 2 O 5 . Depois da cura, o produto é ensacado e enviado.
2 Ca 5 (PO 4 ) 3 F + 7 H 2 SO 4 + 3H 2 O  3CaH 4 (PO 4 ) 2 .H 2 O + 7CaSO 4 + 2HF
O ácido sulfúrico é também usado para produzir ácido fosfórico, um produto intermediário na
produção de triplo superfosfato (TSF).
Acidulação da rocha de fosfato usando ácido fosfórico produz triplo superfosfato pela seguinte
reacção:
Ca 5 (PO 4 ) 3 F + 7H 3 PO 4 + 5H 2 O 5CaH 4 (PO 4 ) 2 .H 2 O + HF
Porque nenhum CaSO 4 é formado, o conteúdo de fósforo não é diluído. Por isso, TSF (0-46-0)
tem um conteúdo de fósforo de 43-48% como P 2 O 5 .
Dois processos são usados para produzir fertilizantes de TSF: execução da pilha e granular. O
processo de execução da pilha é similar ao processo de SSF. O TSF granular usa acido fosfórico
menos forte (40 porcento comparado com 50 porcento para execução da pilha). Rocha de fosfato
do solo pulverizada é mistura com o acido fosfórico no reactor. O lama resultante é pulverizado no
granulador. O produto é secado, screened e arrefecido. Ele é armazenado por 4-6 semanas para
curar.
Fosfato de monoamónio (FMA) (11-52-0) e Fosfato de diamonio (FDA) (918-46-0) são
chamados fosfatos amoniados porque o ácido fosfórico é tratado com amónia para formar estes
produtos de fosfatos básicos que também contem nitrogénio. Eles são amplamente produzidos na
forma granular para mistura com outros tipos de fertilizantes, e são também produzidos em forma
não granular para uso em fertilizantes líquidos.
Acidulação de rocha de fosfato com ácido nítrico produz suspensões NP para uso na produção de
componentes de fertilizantes.
Page 95
4.4.4.3. Fertilizantes de potássio
A maioria do potássio (K)é obtido de depósitos de minérios que ocorrem naturalmente. Apesar do
minério não refinado
de baixo grau possa ser directamente aplicado, ele é normalmente
purificado. O potássio na forma de cloreto de potássio e sulfato de magnésio e potássio são
usados na produção de fertilizantes de multi-nutrientes. Cloreto de potássio é normalmente
fornecido á produtores de fertilizantes a granel. O produtor o converte em formas mais usáveis,
granulando-o. Isto o torna mais fácil de misturar com outros componentes de fertilizantes.
4.4.4.4. Produção de fertilizantes de NPK
A matéria-prima, na forma sólida, pode ser fornecida para o produtor de fertilizantes a granel
quantidades de mil toneladas, quantidades de tambores, ou em botijas metálicas e contentores de
sacos.
Nutrientes secundários são adicionados para alguns fertilizantes para ajudar a faze-los mais
efectivos. As diferentes tipos de partículas são misturado juntas em proporções apropriadas para
produzir uma composição de fertilizante. Tipicamente, fertilizantes de complexo MPK são
produzidos por produzir suspensões de fosfato de amónio, para onde sais de potássio são
adicionados antes de serem feitos em grânulos. Os fertilizantes PK, por outro lado, são
geralmente produzidos por granulação de superfosfatos (SSF or TSF) com sais de potássio.
Um método de granulação envolve colocar materiais sólidos numa botija rotativa que tem áxis
inclinada. (referir para a botija aglomeradora na Unidade 2). Enquanto a botija roda, pedaços do
fertilizante sólido toma formas pequenas esféricas. Elas são passadas por um ecrã que separa
partículas de tamanho adequado. A revestimento de gás inerte é então aplicado as partículas para
mantê-las discretas e para inibir retenção de humidade. Finalmente, as partículas são secadas,
mais o processo de granulação completado. O fertilizante é esvaziado num cinto de conveia, que
o transporta para a máquina de ensacagem.
4.4.5. Controlo de qualidade
Para garantir a qualidade do fertilizantes que está ser produzido, os produtores monitoram o
produto em cada etapa da produção. A matéria-prima e o produto final são sujeitos a uma bateria
de testes físicos e químico para mostrar que eles cumprem as especificações previamente
desenvolvidas. Algumas das características que são testadas incluem PH, aparência, densidade e
ponto de fusão. Já que a produção de fertilizantes é regulado pelo governo, testes são conduzidos
em amostras para determinar o total conteúdo de nitrogénio, fósforo e outros elementos nas
especificações.
Page 95
4.5. Produção de Cimento Portland
4.5.1. Introdução
Historicamente, o cimento pode ser rastreado até a era do império romano. Ele contribuiu para a
construção de grande estruturas do império romano. O cimento portland é um pó fino, geralmente
de cor cinzenta. É composto primariamente de silicatos de cálcio e ferritos de cálcio. Quando
misturado com agua (hidratado), o cimento solidifica em uma rocha artificial, similar a uma pedra
portland. Uma pedra portland é um calcário amarelo da ilha de portland, na Grã-bretanha. Dai o
nome de cimento portland. Pela variação de quantidades e tipos dos mesmos ingredientes
básicos, cimentos com varias propriedades pode ser obtida. Concreto é a mistura á granel, areia e
cimento.
Os maiores componentes de cimento em termos de óxidos metálicos são CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 e
Fe 2 O 3 . Tipicamente, Ca é fornecido do calcário, Si da areia ou flyash, Al do flyash ou argila e Fe
do minério de ferro e escória.
4.5.3. Processo de produção
Fig. 4.8. é um diagrama de fluxo de processo de uma fábrica típica de produção de cimento.
Fig. 4.8. O processo de fabrico de cimento
Page 97
4.5.2.1. Moagem
A alimentação para o processo de moagem é proporcionada para atingir a composição química
desejada. Tipicamente, ele consiste de 80%calcario, 9% de sílica, 9% de flyash, e 2% de minério
de ferro.
Estes material são ground para 75 mícron na bola de moinho. A moagem pode ser húmido ou
seco. A "matéria-prima" de moagem a seco é armazenado num silo homogeneizador onde a
variação química é reduzida. No processo húmido, cada matéria-prima é alimentada com água ate
a bola de moinho. Este lodo é bombeado para os tanques de mistura e homogeneizado para
corrigir a composição química. O lodo é armazenado no tanque pelo tempo necessário.
4.5.3.2. Processamento Piro
No pré-aquecedor, a matéria-prima da moagem é aquecida com os gases de exaustão quentes do
forno antes de serem alimentados no forno rotatório para formar a semi-produto conhecido como
clinker. O tamanho das partículas é de 2 polegadas e ate 10 telas.
Ilustração de um forno de cimento simples
Fig. 4.9. o forno de cimento
4.5.3.3. Reacções no forno
Reacções químicas básicas são: evaporação de toda humidade, calcinação da calcário para oxide
de cálcio livre e reacção de oxido de cálcio com os materiais menores (área, xisto, argila e ferro).
Isto resulta de um produto preto, nodular conhecido como “clinker” que tem as propriedades
hidráulicas desejado.
O sumário das propriedades físicas e reacções químicas que tomam lugar no forno são mostradas
na tabela 4.1.
Page 98
Tabela 4. 1. Reacções no forno de cimento
T0C
Reacção
Notas
100
Evaporação de água
Reacção de fases sólidas, endotérmica
>500
Evolução da água combinada da Reacção de fases sólidas, endotérmica
lama
900
Cristalização de Produtos Amorfos Reacção de fases sólidas, endotérmica
desidratação
900-1200
Principais reacções entre o cal e lama Reacções de fusão, exotérmica
para formar o clinker
1250-1280
Começo de formação de líquido
Reacções de fusão, endotérmica
1280-1550
Mais formação de líquido e formação Reacções de fusão, endotérmica
de cimento final
As principais reacções que dão a real forca do cimento são as seguintes:
2CaO + CaO.SiO 2
900-1200
CaO + 2CaO.SiO 2
1200-1500
3CaO.SiO 2
Os principais constituintes do Clinker são mostrados na tabela 4.2.
Tabela 4.2. Principais constituintes do Clinker
2CaO.SiO 2
Abreviatura
Nome Comum
Função
C2S
Silicato de Dicálcio
Junto com 3CaO.SiO 2 , responsável
pela forca final (1 ano)
3CaO.SiO 2
C3S
Silicato de tricálcio
Responsável pela forca inicial ex: 78 dias
3CaO.Al 2 O 3
C3A
Aluminato de tricálcio
Causa rápida dureza; precisa do
retardo pelo gypsum pela formação
de 3CaO.Al 2 O 3 CaSO 4 .3H 2 O
3CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 C 4 AF
Alumino-ferato
de Melhora a resistência química
tetracalcio
Page 99
O forno rotatório descarrega o clinker quente vermelho sobre uma chama intensa em arrefecidor
de clinker. O arrefecidor de clinker recupera calor do clinker e retorna o calor para o sistema
Processamento Piro, assim demanda da redução de combustível e arrefecimento do clinker para a
temperatura conducive para manuseio nos passos subsequentes.
4.5.3.4. Moagem Final
O processo final do fabrico de cimento é chamado moagem final. O Clinker é doseado com uma
quantidade controlada de gypsum e alimento num moinho final. Outros aditivos podem ser
adicionados durante o processo de moagem para produzir cimento formulado tais como a prova
de água e cimentos resistentes a corrosão.
O cimento é armazenado no silo a granel para empacotamento e/ou distribuição a granel.
Avaliação formativa
1. Escreva a reacção de célula de mercúrio.
2. Desenhe o diagrama do fluxo do processo para mostrar como hidróxido de sódio e cloro
são produzidos usando a membrana celular.
3. Descreve brevemente com a ajuda de um diagrama e equações , o processo de Haber
para o fabrico de amónia.
4. Porque é necessário remover compostos de enxofre dos matéria primas do processo de
amónia?
5. Quais são os maiores usos industriais e domésticos da amónia?
6. Considere a seguinte reacção:
2SO 2(g) + O 2(g)  2SO 3(g) AH = -98.3 Kj/Mol a 25°C
Explica as razoes por detrás de definir as condições deste modo:

Temperatura:400-450°C

Pressão: 2 atmosferas

Proporções de O 2 :SO 2 1:1
7. Porque é que o nitrogénio, fósforo e potássio são essenciais para as plantas?
8. Qual é o significado das seguintes analises de fertilizantes:
i.
0-46-0
ii.
46-0-0
iii.
5-10-5
9. O que você entende pelo termo “Cimento portland”?
10. Explique o papel de vários constituintes no cimento durante a cura de gesso.
ACTIVIDADE 5
Indústrias da Química Orgânica Parte I: Petróleo, Petroquímicos e polímeros
Ao fim desta unidade, você deve ser capaz de:
a. Discutir a ocorrência e extracção de petróleo.
b. Explicar o propósito e aplicação da destilação fraccionada, cracking catalítica e
reformação catalítica durante o processamento de petróleo.
c. Descrever usando equações e diagramas de fluxos, o processo de produção de alguns
petroquímicos, nomeadamente ftálico anidrido e acido adípico.
d. Categorizar as reacções de polimerização, polímeros e produtos de polímeros.
e. Descrever o uso de vários plásticos.
f.
Explicar como polietileno e borracha de butadieno- estireno são produzidos.
Sumário do aprendizado da actividade
Esta é a primeira das duas unidades falando de indústrias de química orgânica. Nos começamos
com refinaria de petróleo porque petróleo e os seus primeiros derivados são a estrutura das
indústrias de química orgânica moderna. Nós iremos então estudar a produção de petroquímicos
seleccionados nomeadamente ftálico anidrido e acido adípico. A seguir, nós iremos olhar para
vários tipos de polímeros, seus usos e como alguns deles são produzidos.
Lista das leituras relevantes
1. George T. A. (1977). Shreve’s Chemical Process Industries, 5ºediçãoo. EDICÕES
McGRAWHILL INTERNATIONAL. Series de Engenheira Química. Singapura.
2. Stephenson R. M. (1966). Introdução ás Industriais dos Processos Químicos, Reinhold
Publishing Corporation, Nova York.
3. Groggins P. H. (1958). Unidade de Processamento da Química Orgânica, 5ªEdicão,
McGraw-Hill Book Company, Nova Deli.
4. Gerhartz, W. (Editor), (1987). Enciclopédia de Química Industrial do Ullmann, 5aEdição,
VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim.

Computador com internet para aceder ligações e recursos relevantes com livre de direitos
do autor.


Lista de Hiperligações Relevantes
http://www.setlaboratories.com
http:/www.lloyadministerheavyoil.co
http://chem.ucalgary.ca/course/351/carey/Ch08/ch-4.html
http://chemguide.co.uk
http://pslc.ws
http://www.wisegeek.com
http://faculty.washington.edu/finlayso/Polyeth/Group_B/themer.html
Nestes endereços electrónicos, você vai encontrar informação saudável sobre a tecnologia de
refinaria de petróleo com diagramas de fluxo do processo associados. A química, incluindo
mecanismos de reacções de a maioria dos processos, é ali ilustrada. Você irá também encontrar
uma grande variedade de produtos químicos e seus métodos de produção.
5.1. Processamento de Petróleo
5.1.1. Introdução
O termo Petróleo vem do latim stem petra, “pedra”, e oleum, “óleo”. Ele é usado para descrever a
uma grande gama de hidrocarbonetos que são encontrados como gases, líquidos e sólidos em
baixo a superfície da terra. As formas mais comuns são gás natural e óleo não refinado,
Gás natural: gás natural que é uma mistura de alcanos de baixo peso, acumula-se em rochas
porosas. Uma amostra típica de gás natural quando é colhida na sua fonte, contem cerca de 80%
metano (CH 4 ), 7% etano (C 2 H 6 ), 6% propano (C 3 H 8 ), 4% butano e isobutano (C 4 H 10 ), e 3%
pentanos (c 5 h 12 ). Os hidrocarbonetos de C 3 , C 4 e C 5 são removidos antes de o gás ser vendido.
O gás natural comercial entregue aos clientes é então principalmente uma mistura de metano e
etano. O propano e butano removidos do gás natural são geralmente liquefeitos sobre pressão e
vendidos como gases liquefeitos de petróleo (GLP).
Óleo Não refinado é uma composição de mistura de hidrocarbonetos (50-95% pelo peso)
ocorrendo naturalmente. O primeiro passo para refinar o óleo não refinado envolve separar o óleo
em diferentes fracções de hidrocarbonetos pela destilação. Cada fracção é uma mistura complexa.
Como por exemplo, mais de 500 diferentes hidrocarbonetos podem ser encontrados na fracção da
gasolina.
Petróleo é encontrado em muitas partes do mundo que incluem o médio este, sul dos estados
unidos, México, Nigéria e no passado na união soviética.
5.1.2. Usos do Petróleo
Maioria do óleo não refinado é usada na produção do combustível tais como gasolina, querosene,
e óleo combustível. Os usos como não-combustiveis incluem solventes de petróleo, lubrificante
industriais e graxas, ou como matéria-prima para síntese de petroquímicos. Produtos de petróleo
são usados para produzir fibras sintéticas tais como nylon e outros polímeros tais como
poliestireno, polietileno e borracha sintética. Eles também servem como matéria-prima na
produção de refrigerante, aerossóis, anticongelante, detergentes, tintas, adesivos, álcoois,
explosivos e pesticidas. O H 2 tirado das operações de refinaria pode ser usado na produção de
um número de petroquímicos inorgânicos, tais como amónia, nitrato de amónia e acido nítrico de
onde muitos fertilizantes comum outros químicos agrícolas são feitos.
5.1.3. Extracção de óleo
A vasta parte do petróleo é encontrada nos campos de óleo ou reservatórios debaixo da superfície
da terra como mostrado na fig. 5.1.
Fig. 5. 1. Um diagrama esquemático de um reservatório do óleo não refinado
O óleo é algumas vezes sobre pressão e pode fluir a superfície sozinha sem bombeamento. no
entanto, a maioria dos furos precisa de pressão induzida usando água, dióxido de carbono, gás
natural ou vapor em forma a trazer o óleo a superfície.
A refinaria de petróleo tem envolvido continuamente na resposta a mudança da demando do
consumidor para melhor e diferentes produtos. O requisito original era produzir querosene como a
mais barata e melhor fonte de luz que óleo de baleia. O desenvolvimento do motor de combustão
interna conduziu a produção de combustível gasolina e diesel. A evolução de aviões criou uma
necessidade inicial para gasolina de aviação de alto octano e depois para combustível liquido,
uma forma sofisticada do produto original, querosene. Nos dias de hoje, a refinaria produz uma
variedade de produtos incluindo muitos necessários para manter o fornecimento para a indústria
petroquímica. Produtos de petróleo comum incluem gasolina, gás liquefeito de refinaria, ainda gás,
querosene, combustível de aviação, combustível óleo destilado, combustível óleo residual, óleos
lubrificantes, asfalto, carvão e fornecimento de petroquímicos.
A história da refinaria de petróleo é trazida na tabela 5.1.
Tabela 5.1. Historia da Refinaria de Petróleo
Ano
Processo
Propósito
Produtos secundários,
etc.
1862
Destilação atmosférica
Produzir querosene
Nafta, alcatrão, etc.
1870
Destilação no vácuo
Originalmente lubrificantes, depois Asfalto, residual, matéria
primas de carvão
fornecimento de cracking (1930)
1913
Cracking térmico
Aumentar a rendimento de gasolina Residual,
combustível
bunker
1916
Suavização
Reduzir enxofre e odor
Enxofre
1930
Reformação térmica
Melhorar o número de octano
residual
1932
Carbonização
Produzir bases de fornecimento de carvão
gasolina
1933
Extracção por solvente
Melhorar
a
viscosidade
dos aromáticos
lubrificantes índex
1935
Deceraing por solvente
Melhorar o ponto correr
1935
Polimerização catalítica
Melhorar a concertação de gasolina Petroquímicas,
1937
Cracking catalítico
ceras
e número de octano
primas
Maior Gasolina octano
Petroquímicas,
matéria
matéria
primas
1939
Viscoredução
Reduzir viscosidade
Aumento do destilador,
alcatrão
1940
Alquilação
Aumento de gasolina octona e Gasolina de aviação de
rendimento
1940
Isomerização
Produzir
alto octano
matéria prima para Nafta
Alquilação
1942
Cracking
catalítico Aumentar
fluido
a
concentração
de
gasolina e matéria primas de
octano petroquímico
1950
Deasfaltagem
Aumentar a matéria prima do asfalto
cracking
1952
Catalítica
Converter nafta de baixa qualidade
aromático
1954
hidrodesulfurização
Remover enxofre
enxofre
1956
Inibidor de suavização
Remover mercaptana
1957
Isomerização catalítica
Converter á moléculas com alto matéria
número de octanos
alquilação
primas
de
1960
Hidrocraquamento
Melhorar a qualidade e reduzir Matéria
enxofre
alquilação
Cera
primas
1974
Deceraing catalítica
Melhorar o ponto de fluidez
1975
Hidrocraquamento
Melhorar a rendimento de gasolina Resíduos pesados
residual
do resíduo
de
Fonte: http://www.setlaboratories.com
5.1.4. Características e classificação do Óleo Não refinado
Como foi mencionado, óleos não refinado são misturas complexas contendo diferentes compostos
de hidrocarbonetos que varia em aparência e composição de um campo de óleo á outro. Óleo não
refinado varia em consistência da água para sólidos tipo alcatrão, e em cor de claro á preto.
Em “média” o óleo não refinado contem cerca de 84% de carbono, 14% hidrogénio, 1%-3%
enxofre e menos de 1% de nitrogénio, oxigénio, metais e sais. Óleos não refinados são
geralmente classificados como parafínico, nafténico, ou aromático, baseado na proporção de
moléculas de hidrocarbonetos similar. Óleos com baixo carbono, alto hidrogénio, e alta gravidade
do IAP (Instituto Americano do Petróleo) são geralmente rico em parafina e tende dar melhores
proporções de gasolina e produtos de petróleo baixo; aqueles com alto carbono, baixo hidrogénio
e baixo gravidade de IAP são geralmente rico em aromáticos. A categoria formal é conhecida
como baixo não refinado e o ultimo como não refinado pesado.
Óleo não refinado que contem apreciável quantidades de sulfito de hidrogénio ou outros
compostos reactivos de enxofre são geralmente chamados “amargos” enquanto aqueles com
baixo enxofre são chamados “doce”.
5.1.4. Composição de Petróleo
Petróleo Não refinado tem compostos de hidrocarbonetos e de não hidrocarbonetos.
Compostos hidrocarbonetos
Parafina – os compostos hidrocarbonetos parafinicos do óleo não refinado encontrados no óleo
não refinado tem uma fórmula C n H 2n+2 e pode ser de cadeia recta (normal) ou cadeia ramificada
(isómeros) de átomos de carbono. O lighter, parafina de cadeia recta são encontrados em gases e
parafina de ceras. A parafina de cadeia ramificada (isómeros) tais como o isobuteno são
geralmente encontrados em fracções pesadas do óleo não refinado e tem um alto numero de
octanos que a parafina normal.
Aromáticos – uma serie de aromáticos inclui compostos aromáticos simples tais como
benzeno, naftalinas e os aromáticos mais complexos, os polinucleares que tem três ou mais
anéis aromáticos fundidos. Eles têm alto poder anti-detonante e boa estabilidade de
armazenamento.
Naftanos (Nafta): Estes são grupos de hidrocarbonetos saturados com a fórmula geral C 2 H 2n ,
organizados na forma de um anel fechado (cíclico) e encontrado em todas as fracções do óleo não
refinado excepto na mais leve. Naftanos de anéis simples (monocicloparafinas) com cinco e seis
átomos de carbono tais como o ciclohexano são mais predominantes. Naftanos de dois anéis
(dicicloparafinas) são encontrados nas fins mais pesados da nafta.
Alquenos (olefinas): olefinas tais como o etileno, buteno, isobuteno são usualmente formadas
por cracking térmico e catalítico e raramente ocorrem naturalmente na óleo não refinado não
processado. Eles são instáveis e também melhora as tendências anti-detonante da gasolina mas
não mais do que isoalcanos. Quando armazenados, os olefinas polimerizam e oxidam. Esta
tendência para reagir é usada para na produção de petroquímicos.
Dienos e Alcinos: exemplos de dienos ou diolefinas, são 1,2-butadieno e 1,3-butadieno.
Acetileno é um alcino típico. Esta categoria de hidrocarbonetos é obtida da fraca mais leve pelo
cracking.
Não-hidrocarbonetos
Compostos de enxofre: enxofre pode estar presente no óleo não refinado como sulfureto de
hidrogénio (H 2 S) como mercaptanas, sulfitos, disulfitos, tiofenos, etc. ou como enxofre elementar.
Cada não refinado tem quantidades e tipos diferentes de compostos de enxofre, mas como regras
de proporções, estabilidade e complexidade dos compostos é maior nas fracções mais pesadas
de óleo não refinado. Enxofre é um componente não desejado devido ao seu odor ofensivo forte,
corrosão, poluição do ar por alguns dos seus componentes e o seu efeito para reduzir o
tetraetilato de chumbo (agente anti-detonante). O sulfureto de hidrogénio é o primeiro contribuidor
para a corrosão das unidades de refinaria de processamento. Outras substâncias corrosivas são o
enxofre elementar e mercaptanas. Os compostos de enxofre corrosivo tem um odor obnóxio. A
combustão de produtos de petróleo contendo compostos de enxofre produz produtos indesejados
como o acido sulfúrico e o dióxido de enxofre. Processos catalíticos de hidrotratamento tais como
hidrodesulfurização remove os compostos de enxofre do produto de corrente refinaria. Processos
de suavização ou removem os compostos de enxofre obnóxio ou os converte em sulfitos sem
odores, como do caso dos mercaptanas.
Compostos de
oxigénio: compostos de oxigénios, tais como fenóis, cetonas e ácidos
carboxílicos ocorrem no óleo não refinado em quantidades variadas.
Compostos de nitrogénio: o nitrogénio é encontrado em fracções mais leves do óleo não
refinado como compostos básicos e mais requentes na partes mais pesadas como compostos não
básicos. Óxido de nitrogénio pode ser formados no processo de fornalha. A decomposição de
compostos de nitrogénio em processos cracking catalítico e hidrocraqueamento de formas
amónia e cianatos que podem causar corrosão.
Traços de metais: Metais, incluindo níquel, ferro e vanádio são geralmente encontrados no óleo
não refinado em pequenas quantidades e são removidos durante o processo de refinação. A
queima de óleos combustíveis pesados na refinaria de fornalha e de caldeiras podem deixar
depósitos de óxido de vanádio e óxidos de níquel em caixas de fornalha, ductos e tubos. Isto é
também algo desejado para remover quantidade de arsénio, vanádio e níquel antes do
processamento já que eles podem envenenar certos catalisadores.
Sais: o óleo não refinado muitas vezes contem sais inorgânicos tais como cloreto de sódio, cloreto
de magnésio e cloreto de cálcio em suspensão e dissolvido em agua arrastada (salmoura) na
forma de emulsão. Tais sais devem ser removidos ou neutralizados antes do processamento para
prevenir o envenenamento do catalisador, corrosão do equipamento e fouling. Corrosão do sal é
causada pela hidrólise de alguns cloretos de metais para cloreto de hidrogénio (HCl) e
subsequente formação de ácido hidroclórico quando o óleo não refinado é aquecido. Cloreto de
hidrogénio pode também combinar-se com amónia para formar cloreto de amónio (NH 4 Cl) que
causa fouling e corrosão. O sal é removido maioritariamente por dessalinização mecânica e
eléctrica.
Dióxido de carbono: o dióxido de carbono pode resultar na decomposição de bicarbonatos
presentes ou adicionados ao não refinado, ou do vapor usado no processo de destilação.
Ácidos Naftenicos: alguns óleos não refinado contem ácidos nafténicos (orgânicos), que podem
se tornar corrosivos a temperaturas acima de 230⁰C quando o valor do ácido no não refinado é
acima do nível certo.
5.1.5. Refinação de petróleo
A indústria do petróleo começou com a escavação com sucesso do primeiro poço de óleo
comercial em 1859, e a abertura da primeira refinaria dois anos depois para processar o não
refinado em querosene. Hoje, os produtos da refinação de petróleo obtidos incluem gasolina,
querosene, propano, óleo combustível, óleo lubrificante, cera e asfalto.
A refinação de óleo não refinado envolve dois tipos de processos: primeiro, existem processos
físicos que simplesmente refinam o óleo não refinado (sem alterar a sua estrutura molecular) em
produtos úteis tais como óleos lubrificantes e combustíveis. A refinação de petróleo começa com
destilação , ou fracção, que separa o óleo não refinado em torres de vácuo e atmosférica em
grupos de compostos de hidrocarbonetos de diferentes intervalos de pontos de ebulição
chamados “fracções” ou “cortes”.
Segundo, existe um processo de conversão química que altera o tamanho e/ou a estrutura
molecular de moléculas de hidrocarbonetos para produzir um grande intervalo de produtos, alguns
deles conhecidos pelo termo geral de petroquímicos. O processo de conversão inclui:

Decomposição (divisão) por cracking térmico ou catalítico;

Unificação (combinação) por alquilação e polimerização; e

Alteração (rearranjos) com isomerização e reformação catalítica.
Como visto acima, as maiores conversões químicas incluem cracking, alquilação, polimerização,
isomerização e reformação. Os produtos convertidos são em sujeitos a vários tratamentos e
processos de separação.
Processos de tratamento são intencionados para preparar correntes de hidrocarbonetos para
processamento adicional e para preparar os produtos finais. O tratamento pode incluir a remoção
e separação de aromáticos e naftenos como também as impurezas e contaminantes indesejados.
O tratamento inclui separação química e física tais como dissolvidos, absorção e precipitação
usando uma variedade e combinação de processos incluindo hidrodesulfurização e suavização.
Formulação e Mistura é o processo de mistura e combinação de fracos de hidrocarbonetos,
aditivos, e outros componentes para produzir produtos finais com propriedades de desempenho
específicas. Refinarias integradas incorporam fracionacao, conversão, tratamento e operações de
combinação e podem também incluir processo petroquímico.
5.1.6. Número de octano e desenvolvimento do processo de cracking e reformação
Cerca de 10% do produto de destilação dom óleo não refinado é uma fracção conhecida como
gasolina nafta de destilação, que serviu como um combustível satisfatório durante os dias
iniciais do motor de combustão interna. Com o desenvolvimento do motor automobilístico, ele foi
feito mais poderoso pelo aumento da taxa de compressão. Carros modernos andam com taxas de
compressão de cerca de 9:1, que significa a mistura gasolina-ar no cilindro é comprimido pelo
factor de nove antes de ser incendiado. Gasolina nafta de destilação queima desigualmente em
motores de alta-compressão, produzindo ondas de choque que faz com que o motor “colapse”. O
desafio para a indústria do petróleo era para aumentar o rendimento da gasolina para cada barril
de óleo não refinado e para baixar a tendência da gasolina para colapsar quando ela queima. Foi
encontrado que:

Alcanos e cicloalcanos ramificados queima mais rapidamente que o alcanos de cadeia
recta.

alcanos curtos (C 4 H 10 ) queimam mais rapidamente do que alcanos longos (C 7 H 10 ).

Alcenos queimam mais rapidamente que alcanos.

Hidrocarbonetos aromáticos queimam mais rapidamente que os cicloalcanos.
As medidas mais comuns usadas para a habilidade da gasolina para queimar sem causar colapso
é o seu numero de octano. O numero de octano compara a tendência da gasolina para colapsar
contra a tendência para bater de uma mistura de dois hidrocarbonetos heptanos e 2,2,4trimetilpentano, (isooctano). O heptano produz uma grande parte de knocking enquanto o isoctano
é mais resistente a knocking. Gasolinas que tem uma combinação de 87% isoctano e 13%heptano
são dados um numero de octano de 87.
Existem três formas de reportar um numero de octano. Medidas feitas em alta velocidade e alta
temperatura são reportados como numero de octono do motor enquanto medidas feitas sobre
relativamente medidas condições de motor são conhecidas como pesquisa do numero de octano.
Os números de índice de octano-de-estrada reportados em bombas de gasolina são uma média
destes dois. Os números de índice de octano-de-estrada para poucos hidrocarbonetos puro são
dados na tabela 5.2. abaixo.
Tabela 5. 2. Numero de octano de estrada de hidrocarbonetos
Hidrocarboneto
Números de índice de octano-de-estrada
Heptano
0
2-metilheptano
23
Hexano
25
2-metilhexano
44
1-heptano
60
Pentano
62
1-Pentano
84
Butano
91
Ciclohexano
97
2,2,4-Trimetilpentano (isoctano)
100
Benzeno
101
Tolueno
112
Ate 1922, um número de compostos haviam sido descobertos que podiam aumentar o numero de
octano da gasolina. Adicionando tão pouco como 6ml de tetraethyllead por galão de gasolina, por
exemplo, pode aumentar o numero de octano de 15 para 20 unidades. Esta descoberta deu uma
subida para o primeira gasolina “etil”e permitiu a industria do petróleo a produzir gasolina de
aviação com numero de octano maiores que 100.
Outra forma de aumentar o numero de octano é reformação térmico. Á altas temperaturas (500-
600⁰C) e alta pressão (25-50 atm), alcanos de cadeia recta isomerizam para formar alcanos e
cicloalcanos ramificados, deste modo aumentando o numero de octano da gasolina. Correndo
esta reacção na presença de hidrogénio e um catalisador tais como a mistura de sílica (SiO 2 ) e
alumina (Al 2 O 3 ) resulta em reformação catalítica, que produz a gasolina com mais alto numero
de octano.
O rendimento da gasolina é aumentado pelo “cracking” de hidrocarbonetos de cadeias longas em
pedaços pequenos á alta temperatura (500⁰C) e alta pressão (25 atm). Um C 12 saturado no
querosene, por exemplo, pode quebrar em dois fragmentos de C 6 . Por que o número total de
átomos de carbono e hidrogénio permanece constante, um dos produtos da reacção deve conter
um C=C de dupla ligação.
CH 3 (CH 2 ) 10 CH 3  CH 3 (CH 2 ) 4 CH 3 +CH 2 =CH(CH 2 ) 3 CH 3
A presença de alcanos em gasolinas cracked aumentou o numero de octano (70) relativo para
aquela de gasolina nafta de destilação (60), mas isto também fez fraccionar termicamente a
gasolina menos estável para armazenamento á longo prazo. Cracking térmico tem então sido
substituído por cracking catalítico, que usa catalisadores invés de alta temperatura e pressão
para quebrar hidrocarbonetos de cadeia longa em pedaços mais pequenos para uso na gasolina.
Os diagramas de fluxo da fig. 5.2. e 5.3. mostra os vários processos tomados para melhorar o
rendimento e qualidade de produtos de petróleo. Dentro deles existem cracking catalítico e
reformação catalítica.
Fig. 5. 2. Operações de refinaria
5.1.7. Cracking Catalítico
Etileno e propileno são as mais importantes matéria primas de químicos orgânico contando para
50-60% de todos químicos orgânicos. Mas por causa da relativamente alta reactividade deles,
muito poucas olefinas são encontrados no gás natural e óleo não refinado. Então, eles devem ser
fabricados por processos de cracking.
O propósito do cracking é de quebrar hidrocarbonetos complexos em moléculas mais simples de
ordem a crescer a qualidade e quantidade dos mais leves, produtos mais desejáveis e descrever a
quantidade de resíduos. O matéria prima de hidrocarbonetos pesados é fraccionado em fracos e
mais leves tais como querosene, gasolina, GLP, óleo de aquecimento, e matéria prima de
petroquímicos. Os Gases GLP são matéria prima para olefinas tais como etileno e propileno.
A decomposição toma lugar pela acção catalítica ou aquecimento na ausência de oxigénio
(pirólise). Os catalisadores usados nas unidades de refinaria de cracking são tipicamente zeolite,
hidrosilicato de alumínio, barro de bentonite tratado, terra mais cheia, bauxita e silica-alumina
(SiO 2 – Al 2 O 3 ) onde todos vem em forma de pó, grânulos ou pelotas.
A formação de gasolina (com massa molecular baixa) do óleo gás pesado de massa molecular
alta é mostrada na seguinte equação:
(C 7 H 15 ) 2 (CH 2 ) 15 Calor C 7 H 16 +C 6 H 12 :CH 2 + C 14 H 28 :CH 2
Existem três funções básicas no processo cracking catalítico:

Reacções – matéria primas reage com catalisador e quebra em diferentes
hidrocarbonetos

Regeneração – catalisador é reactivado pela queima de carvão

Fraccionação – a corrente de hidrocarboneto quebrada é separada em vários produtos
5.1.8. Reformação catalítica
Reformação Catalítica é um importante processo usado para converter naftas de baixa octanagem
em mistura de componentes de gasolina de alta octanagem chamados reformates. Dependendo
das propriedade do matéria prima da nafta (como medidas de conteúdo de parafina, olefina,
nafteno e aromáticos) e o catalisador usado, reformates podem ser produzidos com
concentrações muito altas de tolueno, benzeno, xileno e outros aromáticos úteis na combinação
da gasolina e processamento de petroquímicos. Hidrogénio, um subproduto significante, é
separado do reformates por reciclagem e usado em outros processos. Muitos processos usam
platina como catalisador activo. Algumas vezes platina é combinada com um segundo catalisador
(catalisador bimetálico) tais como rénio ou outro metal nobre.
A conversão é ilustrado pela seguinte reacção onde o cicloalcano é convertido em um composto
aromático, geralmente um grande numero de octano
Reacção
A alimentação da nafta é misturado com o hidrogénio reciclado e introduzido para alimentar o pré
aquecedor para aumentar a temperatura. A mistura quente de hidrogénio e vapores de nafta é
passada pela uma serie de quatro reactores contendo o catalisador. A temperatura e pressão de
trabalho geralmente entre 150⁰C a 510⁰C e 1500kPa a 7000kPa respectivamente. Os produtos
são arrefecidos e cerca de 90% do hidrogénio é comprimido e reciclado. O maior produto é
fraccionado. O produto por cima pode ser usado como combustível.
Alguns sistemas de reformação catalítica continuamente regenera o catalisador enquanto em
outros sistemas um reactor de cada vez é levado para fora da corrente para a regeneração do
catalisador. Algumas fábricas regeneram catalisadores de todos os reactores durante
encerramento.
5.1.9. Polimerização
Isto é a junção de fracções de baixo peso molecular para formar moléculas de compostos de alto
peso. Este processo converte subprodutos de hidrocarbonetos gasosos em hidrocarbonetos
líquidos que susceptíveis de serem usados como combustíveis de alto numero de octano e para a
industria petroquímica. As moléculas combinadas são geralmente insaturadas. Propileno e
isobutileno são olefinas mais comum de polimerizar em fase de vapor em reacções como as
mostradas aqui.
Reacção
5.1.10. Alquilação
Alquilação foi discutida na Unidade 2 nas unidades de processamento. No contexto de
processamento de petróleo, é a combinação de uma olefina e um hidrocarboneto aromático. O
processo é de relativamente menor importância comparado a de processo de cracking catalítico e
reformação catalítica. Ele é usado maioritariamente para conversão de hidrocarbonetos gasosos
em gasolina na presença de um ácido catalisador tais como fluoreto de hidrogénio ou acido
sulfúrico. Os processos são usualmente exotérmicos e similar a polimerização. Um exemplo é a
formação de 2,2-dimetilbutano de etileno e isobutano.
Reacção
5.1.11. Tratamento/Suavização seca
Tratamento é uma medida pelo qual contaminantes tais como compostos orgânicos contendo
enxofre, nitrogénio, e oxigénio; metais dissolvidos e sais inorgânicos; e sais solúveis dissolvidos
em água emulsionada são removidos das fracções e correntes de petróleo. suavização, um dos
maiores tratamento de refinaria da gasolina, trata compostos de enxofre (sulfito de hidrogénio,
tiofeno e mercaptana) para melhorar a cor, odor e estabilidade de oxidação. A suavização também
reduz a concentração de dióxido de carbono.
Tratamento pode ser conseguido numa etapa intermediária no processo de refinaria, ou pouco
antes de enviar o produto final para o armazenamento. Escolhas dos métodos de tratamento
dependem da natureza das fracções de petróleo, quantidades e tipos de impurezas na fracção a
ser tratado, a extensão do qual o processo remove as impurezas, os especificações dos produtos
finais. Materiais de tratamento incluem ácidos, solventes, alcalis, agentes oxidantes e de
absorção.
O ácido sulfúrico é o mais comummente usado ácido no processo de tratamento. O tratamento por
ácido sulfúrico resulta em remoção parcial ou completa de hidrocarbonetos insaturados, enxofre,
nitrogénio, compostos de oxigénio, compostos resinosos e asfálticos. Ele é usado para melhorar o
odor, cor, estabilidade, carbono residual, e outras propriedades do óleo. tratamento de óleo acidorefinado por Lama/cal remove traços de materiais asfálticos e outros compostos para melhorar a
cor, odor e estabilidade do produto. Tratamento cáustico com hidróxido de sódio (ou potássio) é
usado para melhorar o odor e a cor pela remoção de ácidos orgânicos (nafténicos, fenóis) e
compostos de enxofre (mercaptanas, H 2 S) pelo banho cáustico. Pela combinação de solução de
soda cáustica com vários promotores de solubilidade (ex: metilalcool e cresol), até 99% de todos
mercaptanas bem como compostos de oxigénio e nitrogénio podem ser dissolvidos das fracções
de petróleo.
Secagem é conseguida pelo uso de absorção de água ou absorção de agentes para remover
água dos produtos. Alguns processos simultaneamente seco e adocicado pela absorção de
moléculas do passador.
Recuperação de Enxofre
A recuperação de enxofre converte o sulfito de hidrogénio em gases amargos e correntes de
hidrocarbonetos em enxofre elementar. Um processo típico produz enxofre elementar pela queima
de sulfito de hidrogénio sobre condições controladas. Os gases são então expostos a um
catalisador para recuperar o enxofre adicional. O vapor de enxofre da queima e da conversão é
condensado e recuperado.
Esfregamento de Sulfito de Hidrogénio
Esfregamento de sulfito de hidrogénio é um processo comum de tratamento em que a matéria
prima de hidrocarboneto é primeiro esfregado para prevenir o envenenamento do catalisador.
Hidrotratamento para remoção de enxofre é chamado Hidrodesulfurização. Em uma típica
unidade de hidrodesulfurização catalítica, o matéria prima é desidratado e misturado com
hidrogénio, préaquecido em um aquecedor (315-425⁰C) e depois carregado sob pressão (ate
1000psi) por um reactor com barra fixa de catalisador. No reactor, os compostos de enxofre e
nitrogénio no matéria prima são convertidos em H 2 S e NH 3 . Os produtos da reacção deixam o
reactor e depois de arrefecido á baixa temperatura entram um separador gás/líquido. O gás da
separação rico em hidrogénio a alta pressão é reciclado para combinar o matéria prima e o a
corrente de gás de baixa pressão rico em H 2 S é enviado para uma unidade de tratamento do gás
onde H 2 S é removido. O gás limpo é então susceptível como combustível para as fornalhas da
refinaria. A corrente líquida é o produto de hidrotratamento e é normalmente enviado para uma
Universidade Virtual Africana100
coluna de tiragem para remoção de H 2 S e outros componentes indesejados. Em casos em que
vapor é usado para tiragem, o produto é enviado para o secador em vácuo para a remoção da
água. Os produtos hidrodesulfurizados são misturados ou usados como matéria prima do
reformação catalítica.
5.2. Industria Petroquímica
Petroquímicos são químicos, outros para além de combustíveis, derivados de petróleo. Estes
químicos incluem um vasto número de compostos alifáticos e aromáticos orgânicos de vários
grupos funcionais. Exemplos incluem benzenos e seus derivados, metano, etileno, propileno,
buteno, tolueno, e xileno e seus derivados.
Nós iremos estudar o fabrico de dois petroquímicos importantes nomeadamente anidrido ftálico e
acido adípico.
5.2.1. Anidrido Ftálico
5.2.1.1. Introdução
Anidrido ftálico (C 6 H 4 (CO) 2 O) é um sólido incolor que foi primeiro reportado em 1836. Ele é o
precursor para a variedade da indústria da química orgânica.
5.2.1.2. Usos
O anidrido ftálico é um intermediário versátil na química orgânica em parte por que ele é
bifuncional e disponível. Mais caracteristicamente, ele underfoes hidrolise e alcoolise. Hidrólise por
água quente, forma orto-acido ftálico. Este processo é reversível com o anidrido ftálico a reformar
aquecendo o ácido acima de 180⁰C.
A reacção de alcoolise é base para o fabrico de ftalato de ester que são plastificantes
grandemente usados. Estes são aditivos que dão aos polímeros maior flexibilidade. Reacção de
anidrido ftálico com álcoois dá diesteres como a seguir:
C 6 H 4 (CO) 2 O + ROH  C 6 H 4 (CO 2 H)CO 2 R
A segunda esterificação é mais difícil e requer remoção de água:
C 6 H 4 (CO 2 H)CO 2 R + ROH  C 6 H 4 (CO 2 R) 2 + H 2 O
Dois dos mais importantes diesteres (2-ethylhexyl) ftalato (DEH) e dioctil ftalato (DOP) são usados
como plastificantes no fabrico de cloreto de poli vinil.
Outros maiores usos de anidrido ftálico são na resinas poliéster e (decrescentimente) em resinas
alquídicas. Resinas alquídicas contendo PA são usados em solventes de cobertura protectora.
Como a tecnologia de pintura muito usa tecnologias de agua, muitos alquídicos de base PA
perderam para as matérias primas alternativas. Anidrido Ftálico é grandemente usado na industria
de produção de certos corantes tais como o bem conhecido corante de antroquinona.
5.2.1.3. Processo de produção
Ftálico anidrido foi primeiro produzido pela oxidação de naftaleno do carvão em ácido sulfúrico
concentrado na presença de sulfato de mercúrio. Esta rota foi mais tarde substituído pela fase
oxidação de vapor catalítico de nafteleno no ar na presença do catalisador óxido de vanádio. Hoje,
matéria prima de naftaleno tem sido geralmente obsoleto pelo uso de ortoxileno obtido de
refinarias e crackers. O comummente catalisador usado é o pentóxido de vanádio com dióxido de
titanio-trióxido de antimónio. Catalisadores alternativos incluem trióxido de molibdénio e óxido de
cálcio, óxidos de manganês. As respectivas reacções para os dois matéria primas são as
seguintes:
C 1O H 8 + 4.5 O 2  C 6 H 4 (CO) 2 O + 2 H 2 O + 2CO 2
C 6 H 4 (CH 3 ) 2 + 3 O 2  C 6 H 4 (CO) 2 O + 3H 2 O
∆H 298 =-1,127kj/mol
A tecnologia do processo tem mudado pouco apesar de rendimentos terem melhorados e
catalisadores em uso actualmente tem uma vida mais longa de três anos. Outro desenvolvimento
tem sido a descida do ar para a porção em peso de ortoxileno de 9.5:1, desceu para cerca de
20:1, assim permitindo a redução de custos de capital e poupança de energia.
No processo de base de ortoxileno ilustrado na Fig. 5.4., o matéria prima é vaporizado e misturado
com ar. A mistura ar-ortoxileno é alimentada ao reactor com tubos verticais enchido com
catalisador. A reacção toma lugar a 375-425⁰C e abaixo de pressão 1 bar.
Fig.5.4. Diagrama de fluxo do processo de fabrico de ftálico anidrido
O controlo de temperatura é importante porque a reacção principal e as reacções laterais são
exotérmicas. O reactor é arrefecido pela recirculação de um sal fundido por fora dos tubos.
Cerca de 70% de xileno é convertido em AP, 15% não é convertido, 15% é oxidado em anidrido
maleíco enquanto O balanço de 1% forma uma impureza pesada. O anidrido maleíco é formado
pela seguinte reacção:
C 6 H 4 (CH 3 ) 2 + 7.5 O 2  C 4 H 2 O 3 + 4 H 2 O + 4CO 2
Os gases do reactor são arrefecidos antes de entrarem em uma serie de três condensadores de
mudança que separa o anidrido ftálico dos subprodutos. Por causa da baixa pressão do anidrido
ftálico na corrente, ele desublima invés de condensar. Ftálico anidrido colhe-se nas paredes do
condensadores como um sólido. Quando a carga na superfície do transferidor de calor atingem
um certo nível, o fluxo de gás é parado e óleo de alta temperatura é circulado em tubos para fundir
o sólido. Quando um condensador está no modo desublimação, o segundo está no modo fundição
enquanto o terceiro é mantido de reserva. A purificação do produto é em destilação no vácuo. Um
produto purificado com pureza de exceder 99.5% anidrido ftálico é obtido. O produto é
armazenado em estado fundido ou ensacados como flocos.
5.2.2. Acido Adípico
Acido adípico, COOH-(CH 2 ) 3 -COOH, é um dos mais importantes comercialmente disponíveis
ácidos alifáticos dicarboxílicos. Os dois grupos –COOH podem render dois tipos de sais.
Tipicamente, ele é um cristal sólido branco, ligeiramente solúvel em água e solúvel em álcool e
acetona.
O seu consumo e produção é dominado pelos Estados Unidos. Dos 2,3 milhões de toneladas do
ácido adípico produzido mundialmente, cerca de 42% é produzido nos estados unidos que
consume também 62% da produção total. A Europa ocidental produz cerca de 40%, Ásia-Pacifico
13%, enquanto as outras regiões contam para os remanescentes 5%.
5.2.2.2. Usos
O consumo de ácido adípico está ligado quase 90% com o nylon. Nylon é usado para aplicações
diárias tais como conectores eléctricos, cabule tires, linhas de pesca, tecidos, carpetes e muitos
outros produtos úteis. O grau técnico do ácido adípico é usado para fazer poliésteres plastificantes
insaturados para produção de resinas rígidas e flexíveis e espumas, coberturas de fios de arame,
elastómeros, adesivos e lubrificantes. A parte comestível do ácido adípico é usada como ajuda na
gelificação, acidulação, fermento e agente amortecedor.
5.2.2.3. Processo de produção
Quase todo o adípico comercial é produzido de ciclohexano em um processo contínuo como
ilustrado na Fig. 5.5.
Ciclohexano é oxidado no ar á uma temperatura de 150-160⁰C e cerca de 8 a 10 atm na presença
de um catalisador de cobalto.
C 6 H 12 + 2 O 2  C 6 H 11 OH + C 6 H 11 O
O produto é uma mistura ciclohexanol-ciclohexanona (cetona-alcool, ou CA). A mistura é destilada
para recuperar ciclohexano não convertido que é reciclado para alimentar o reactor. O mistura CA
resultante pode então ser destilado para melhorar a qualidade antes de ser enviado para estágio
de oxidação de ácido nítrico. Este processo rende 75 a 80 percentagem-mole de CA, com uma
proporção cetona para álcool de 1:2. O segundo passo é a oxidação do ácido nítrico da mistura
ciclohexanol-ciclohexanona. A reacção procede deste modo:
C 6 H 11 OH + C 6 H 11 O + zHNO 3  COOH-(CH 2 ) 3 -COOH + xN 2 O + yNO
50 á 60% de ácido nítrico na presença de catalisador cobre-vanádio é reagido com a mistura CA
num reactor em 60 á 80⁰C e 0.1 á 0.4 MPa. Conversão de rendimentos de 92 á 96% são atingidos
quando usando alto pureza de matéria prima CA. Como a reacção é altamente exotérmica, o calor
da reacção é geralmente dissipado pelo manutenção de alta proporção (40:1) ácido nítrico para
mistura CA.
Fig. 5.5. Diagrama de fluxo de fabrico de ácido adípico
Antes da reacção, acido nítrico é reduzido a óxidos de nitrogénio: NO 2 , NO, N 2 O e N 2 . Os óxidos
dissolvidos são riscados do produto da reacção usando ar em uma coluna de descoloração e
subsequentemente recuperado como acido nítrico na torre de absorção. O N 2 e o N 2 O são
libertados para atmosfera. Óxidos de nitrogénio, entrando na porção baixa do absorvedor, flui
contracorrente para a corrente de água, enquanto entra perto do topo do absorvedor. NO não
absorvido é ventilado pelo topo enquanto ácido nítrico diluído é retirado pelo fundo do absorvedor
e reciclado para o processo do ácido adípico.
A solução de ácido adípico/nítrico riscados é arrefecida e enviada para um cristalizador, onde
cristais de ácido adípico são formados. Os cristais são separados do licor mãe usando uma
centrifugadora e transportado para o secador de acido adípico e/ou aposentos de fundição. O licor
mãe é separado do acido adípico não cristalizado remanescente no produto ainda e reciclado para
os reactores.
5.3. A indústria de Polímeros
5.3.1. Introdução
O uso industrial de polímeros começou quando Goodyear descobriu a vulcanização da borracha
em 1839. A pesquisa de polímero rapidamente espalhou-se pelo mundo depois de 1930 e isto
leva ao desenvolvimento de muitos polímeros sintéticos incluindo nylon, polietileno e cloreto de
polivinil.
Polímeros são compostos de alto peso molecular construídos pela repetição de pequenas
unidades de químicos conhecidos como monómeros. Eles são tanto natural ou sintético. Os
polímeros natural incluem borracha, celulose, lã, amido e proteínas.
O termo polímero vem de duas palavras gregas: “poli” que significa “muitos” e “meros” que
significa “partes”. Um polímero é portanto um composto de alto peso molecular feito de centenas e
milhões de muitas unidades básicas (monómeros) idênticas de átomos de carbono, nitrogénio,
oxigénio e silicone. Os monómeros são ligados juntos covalentimente em um processo químico
chamado polimerização. Isto é ilustrado na Fig. 5.4.
Fig. 5. 4. Uma cadeia de polímero
5.3.2. Classificação de Polímeros
Polímeros podem ser classificados em três tipos:
a)
Polímeros lineares em que as unidades repetidas são similares a ligação na uma
longa cadeia. Eles são conhecido como correntes de polímeros. Um exemplo é
polietileno.
b)
Polímeros ramificados em que algumas das moléculas são anexados como
correntes laterais para a cadeia linear. As moléculas individuais são ainda
discretas.
c)
Polímeros tridimensionais ligadas em cruz em que correntes ramificadas são
juntadas por uma ligação em cruz de um processo conhecido como “tratamento”.
A vulcanização da borracha é um processo de tratamento.
5.3.3. Propriedades dos Polímeros
Polímeros tem três propriedades principais:
Peso Molecular: o peso molecular dos polímeros é fixo pois depende da variação do comprimento
da cadeia.
Cristalinidade: por causa do alto peso molecular e da variedade do comprimento da cadeia, a
maioria dos polímeros eram amorfos e apenas semi-cristalino. Aqueles com alta cristalinidade são
rijos, mais opacos, mais resistentes ao solventes, mais densidade e nítido ponto de fusão.
Temperatura de transição de vidro: a baixas temperatura, mesmo polímeros amorfos são duros e
quebradiço (tipo vidro). Com aumento da temperatura, a energia cinética aumenta. No entanto, o
movimento é restrito a um intervalo-curto de vibrações e rotações como a estrutura de vidro é
retida. A uma certa temperatura chamada a temperatura de transição de vidro, o polímero perde
as propriedades tipo vidro. Ele se torna macio e mais elastómero mas ele não se funde. Se
aquecido continua, o polímero irá perder as propriedades de elastomeridade e funde para um
liquido flutuável.
5.3.4. Tipos de Produtos de Polímeros
Plásticos
Um plástico é um material que contem como ingrediente essencial, uma substancia orgânica de
um largo peso molecular, é um sólido na sua etapa final, e, no mesmo estágio do seu fabrico ou
no processamento em artigos finais, podem ser formados pelo fluxo. Na prática, um plástico é
considerado de ser um polímero amorfo e cristalino que é duro e quebradiço em temperaturas
ordinárias. Se regiões cristalinas estão presentes, eles são fortuitamente orientados.
Termoplásticos
Um material termoplástico é aquele que pode ser amaciado e moldado quando aquecidos. Eles
são elásticos e flexíveis acima de certa temperatura de transição de vidro. Nylon é um
termoplástico e foi o primeiro polímero comercial feito como substituto para seda para fazer páraquedas, pneus de veículos, roupa e muitos outros produtos. Os usos correntes incluem: tecido,
calcado, redes de pesca, e carpetes para mencionar mas um pouco. Os dois graus especiais de
nylon são nylon 6-6 e nylon 6. Outros materiais termoplásticos e os seus usos são dados na
tabela 5.2.
Tabela 5.2. Usos de vários materiais termoplásticos
Tipos de Plásticos
Usos
Polietileno de baixa densidade Pacotes de películas, isolamento de fios e cabos,
(LEBD)
brinquedos, barafas flexíveis, usos caseiros.
Polietileno de alta densidade Garrafas,
botijas,
tubos,
películas,
folhas,
(PEAD)
isolamentos de fios e cabos.
Polipropileno PP
Partes de automóveis e utensílios, mobília, cordas,
carpetes, pacotes de películas.
Cloreto de polivenil PVC
Construções,
tubos
rígidos,
pavimentação,
isolamento de fio e cabos, películas e folhas
Poliestireno
Empacotamento (espuma e película), espuma,
isolamento, utensílios, usos caseiros
Plásticos thermosetting
O material thermosetting é aquele que envolve reticulação considerável, para que o produto final
não possa ser feito para flutuar ou fundir. Plásticos thermosetting (thermosets) são materiais
polímeros que cura ou são feita forte pela adição de elementos (ex. enxofre) ou adição de energia
em forma de calor (normalmente acima de 200⁰C) por algumas reacções químicas. Antes do
processo tratamento, eles são usualmente na forma líquida, pó e formas maleáveis que podem ser
moldadas para a forma final ou usados como adesivos. O processo de tratamento transforma
estes materiais em plásticos ou borracha por um processo de reticulação As linhas cruzadas
produzem um estrutura rígida tridimensional de um material com largo peso molecular e um alto
ponto de fusão. A rede tridimensional de laços em termosets geralmente faz eles mais fortes que
os termoplásticos. Isto faz eles susceptível para aplicações de alta temperatura ate a temperatura
de decomposição do material. Um material thermoset não pode ser fundido e reformado depois
de formado e curado e por tanto não podem ser reciclados diferente dos termoplásticos. Exemplos
de thermosets incluem: resina poliéster, borracha vulcanizada, baquelite e resina epoxy. A tabela
5.3. dá os usos de vários plásticos thermosetting.
Tabela 5.3. Principais plásticos thermosetting
Plástico Thermosetting
Usos
Fenol-formalaldeido (PF)
Equipamentos eléctricos e electrónicos, partes de
automóveis, utensílios, asas, adesivos contraplacados,
partículas de mesas
Ureia-formaldeido (UF)
Similar á PF, tratamento têxteis, cobertura
Poliéster insaturado (UP)
Construções, partes de automóveis, acessórios de
marinha
Epoxy
Cobertura protectora, adesivos, eléctricos e electrónicos,
pavimento industrial, composição material
Melanina-formaldeido (MF)
Similar a UF, paneis decorativo, balcão e mesas de topos,
pecas de jantar
Na fabricação de objectos plásticos, aditivos tais como corantes, filtros, plastificantes, lubrificantes
e estabilizadores são comummente adicionadas para modificar as propriedades físicas e
mecânicas do material.
Elastómeros
Um elastómero (ou borracha) é uma palavra tendo-a sua origem de duas palavras: “elástico” que
significa habilidade de retornar a sua forma original quando forca e tensão é removida e “mero”
que significa “parte” sugerindo muitas partes ou monómeros. Portanto, um requisito essencial de
um elastómero é que ele deve ser elástico, isto é, ele deve se esticar muitas vezes do seu
tamanho original sobre tensão com uma perda pequena de energia como calor. Elastómeros
industriais tem uma alta forca de tensão e alto módulo de elasticidade. Eles são polímeros
amorfos com ligações em cruz consideráveis. As ligações covalentes em cruz fazem o elastómero
retornar a sua estrutura original ou forma quando a tensão é removida. Sem as ligações em cruz
ou com cadeias curtas, a forca aplicada podia resultar em uma deformação permanente.
Eles são usualmente thermosets que precisam vulcanização, mas existem alguns termoplásticos.
Elastómeros incluem:

Borracha nitrila

Borracha butila

Borracha silicone

Borracha poliuretana

Borracha polisulfito

Polibutadieno

Estireno-butadieno

Polisopreno

Tetrafloroetileno

Tetrafluoropropileno
Adesivos
O pote aquecido de cola que tradicionalmente continha cola baseada em produtos animais tais
como casco, chifre e resíduos de peixe tem sido substituídos pelos adesivos baseados em
polímeros sintéticos. Existe agora um largo número de adesivos e selantes adaptados para uma
variedade de tarefas da madeira, quadro e papel de cola de acetato de polivinil (PVA) para duas
partes de resina epoxy para ribites de pouca ligação de paneis de metais.
Fibras
Fibras animais, tais como lã e seda, e fibras vegetais, tais como algodão, continuam sendo usadas
apesar de existirem uma riqueza de fibras sintéticas tais como acetato de celulose e nylon, acrílico
e poliéster. Fibras de carbono para fazer composições avançadas são produzidas pelo tratamento
aquecido de poliacrilonitrilo e outras fibras sintéticas.
Películas
Membranas animais eram os únicos materiais formadores não metálicos de películas usados
antes da disponibilidade da borracha e aqueles encontraram pouca aplicação. O desenvolvimento
com sucesso de um botija para películas de casting de viscose liderou nos anos 1920 para a
produção de “xilofone” – ainda um material largamente usado. Nos anos 30, películas de PVC não
suportados foram fabricados mas isto foi até o polietileno estar disponível em 1940 que a
produção de películas para material de ensacamento tornou-se um espaço comum.
Acabamento de superfície
A indústria de tintas foi tradicionalmente baseada em “secagem” de óleo ocorrendo naturalmente
tais como linhaça mas desde de 1930, estes tem gradualmente sido substituído pelos polímeros
sintéticos. Por causa de problemas de toxicidade de uso de tintas baseadas em solventes, muitos
mais acabamentos são agora emulsões de polímeros baseados em água.
5.3.3. Polietileno
Existem três grandes classes de polietileno. Estes são: polietileno de baixa densidade (LDPE),
polietileno de alta densidade (HDPE) e polietileno de baixa densidade linear (LLDPE). Pelotas
destes plásticos são extrusados e soprados para produzir o película. Este película é usado para
empacotamento e fazer pastas plásticas.
Etileno é derivado de ou modificação do gás natural (uma mistura de metano, etano e propano) ou
de cracking catalítico de óleo não refinado. Numa forma altamente purificada, ele é canalizado
directamente da refinaria para uma separação na planta de polimerização. Aqui, sobre as
condições correctas de temperatura, pressão e catálise, as duplas ligações dos monómeros de
etileno abrem-se e muitos monómeros ligam para formar o polietileno. No polietileno comercial, o
número de unidades de repetição de monómeros varia de 1000 para 10000. O peso molecular
vária de 28000 para 280000.
5.3.5.2. Processo de Fabrico de Polietileno
Hoje, o processo de fabrico de polietileno são usualmente caracterizado em operações de “alta
pressão” e “baixo pressão”. O primeiro é geralmente reconhecido como produzindo o convencional
polietileno de baixo densidade (DPE) enquanto o ultimo faz os polietilenos de alta densidade
(HDPE) e baixa densidade linear (LLDPE). A diferença entre estes dois processos e tipos de
polietileno são resumidos a baixo.
Alta pressão
O polietileno foi primeiro produzido pelo processo de alta pressão pelo ICI, britânico, nos anos
1930. Eles descobriram que o gás etileno podia ser convertidos em um sólido branco por aquecelo á pressão muito alta na presença de quantidade minutas de oxigénio:
Etileno + 10 ppm Oxigénio
1000-3000 bar
Polietileno
80-300⁰C
A reacção de polimerização que ocorre é uma por acaso, produzindo um grande distribuição de
tamanhos de moléculas. Por controle das condições da reacção, é possível seleccionar um
tamanho molecular médio (ou massa molecular) e a distribuição de tamanhos a volta desta média
(distribuição de peso molecular). As cadeias são altamente ramificadas (nos intervalos de 20-50
carbonos).
ICI nomeou o novo plástico deles “politeno” e descobriu eles eram capazes de produzi-lo em um
intervalo de densidade de cerca de 0.915 a 0.930 g cm3. Ele é conhecido hoje como LDPE e tem o
seu maior simples uso em películas de sopro.
Fig. 5.5. o processo de alta pressão para o fabrico de polietileno (PDPE)
Baixa pressão
A descoberta inicial do LDPE foi um acidente. Como também foi a descoberta de HDPE em 1952.
Pesquisadores na Alemanha e Itália tiveram sucesso em fazer um novo catalisador baseado no
alumínios que permitiu a polimerização de etileno á uma pressão mais baixa que a do processo
ICI:
Etileno 10-80 bar
polietileno
70-300⁰C, catalisador Al
O produto deste processo foi encontrado a ser mais rígido do que o anterior e tinha um intervalo
de densidade de cerca de 0.940-0.970 g/cm3. Este aumento de rigidez e densidade foram
encontrados de ser devido a um mais baixo nível de ramificações na cadeia. O novo HDPE foi
encontrado de ser composto de uma cadeira muito recta de etileno com uma mais estreita
distribuição de massa molecular (ou comprimento da cadeia) e uma potencialmente muito alta
média de comprimento de cadeia.
No final de 1950, DuPont Canada primeiro aplicou o processo de baixa pressão para a produção
de LLDPE. LLDPE é feita pela copolimerização de etileno com uma pequena quantidade de outro
monómero, tipicamente buteno, hexeno ou octeno.
O método mais comum usado na indústria é de polimerizar etileno pelo meio de uma camada de
um reactor fluidizado. Uma camada de reactor fluidizado consiste em partículas de catalisador
metálico que são “fluidizado” pelo fluxo do gás etileno. Isto significa que as partículas do
catalisador são suspensas no fluido do etileno enquanto o gás etileno é bombeado do fundo da
camada do reactor para cima.
Antes do fim dos anos 70, um catalisador peróxido orgânico foi empregado para iniciar a
polimerização. No entanto, porque o catalisador peróxido orgânico não é tão activa como o
catalisador metálico, pressão em excesso de 100 vezes da pressão requerida com catalisador
metálico é necessária.
Antes de o etileno ser enviado para a camada fluidizado, ele deve primeiro ser comprimida e
aquecida. Pressão no intervalo de 100-300 psi e temperatura de 100⁰C são necessárias para a
reacção prosseguir a uma taxa razoável. O catalisador é também bombeado com a corrente do
etileno no reactor. Isto é por que o as moléculas de polietileno permanecem presas as partículas
do catalisador de onde elas foram produzidas incorporando assim o catalisador dentro do produto
polietileno. Dai a necessidade de reabastecer o catalisador.
A conversão do etileno é baixa para uma simples passagem pelo reactor e é necessário reciclar o
etileno que não reagiu. O gás etileno que não reagiu é removido pelo topo do reactor. Despis da
purificação, o gás etileno é então recompressionado e reciclado de volta ao reactor. Polietileno
granular é gradualmente removido do fundo do reactor logo que conversões razoáveis tenham
sido atingidas. Tipicamente, um tempo residente de resultados de 3 a 5 horas em 97% conversão
de etileno. O polietileno sai do reactor com um pó granular, que é depois fundido e flutua por um
extrusora de película.
Fig. 5.6. processo de baixa pressão para o fabrico de HDPE
Qualquer tipo de polietileno produzido, o produto final é usualmente disponível em formas de
pequenas pelotas, variando em forma (esférica, rectangular, cilíndrica) dependendo do
equipamento do produtor. Durante o fabrico de produtos de polieteno, ele é fundido para fluir pelo
extrusora do película.
LDPE é um material de empacotamento preferido devido ao sua suavidade, transparência, rigidez
e habilidade de rapidamente tomar a forma do conteúdo da pasta. O saco de lixo é apenas umas
das muitas aplicações práticas generalizadas dos sacos plásticos.
O película de polietileno, produzida pela sopro de extrusão de filme, é comummente usado para
empacotamento de produtos alimentares e outros produtos. A espessura da película produzida
tem a ser de 20-200 µm.
5.3.6. Borracha de Butadieno Estireno
A emulsão polimerizada de borracha Estireno-butadieno (E-SBR) é um dos mais usados
polímeros no mundo de hoje. A emulsão SBR é empregada em muitos aplicações de demanda,
que realçam a qualidade de vida e contribui significa mente para nossa economia e padrão de
vida.
Nos anos 30, a primeira emulsão polimerizada SBR conhecida como Buna S foi preparada pelo
I.G. Farbenindustrie na Alemenha. O governo dos E.U. em 1940 estabeleceu a companhia de
Reserva de Borracha para conservar a reserva de borracha natural e um programa de borracha
sintética. Estes programas estavam expandidos quando os Estados Unidos entraram na 2⁰Guerra
Mundial. Os esforços da borracha sintética foram inicialmente focalizados no E-SBR polimerizado
quente (41⁰C).
Produção de um copolimero de 23.5% estireno e 76.5% bitadiene começou em 1942. E-SBR
polimerizado frio (5⁰C), que tem significantemente melhores propriedades físicas que o SBR
polimerizado quente, criado em 1947.
5.3.6.2. Usos
SBR é generalizadamente usado para correias de borracha, mangueiras, pavimento, bens
moldados, solas de borracha, tecidos de revestimento, etc. Ele é compatível com a borracha
natural e tem igual desempenho para pneus de automóveis. Mas ele é inferior á borracha natural
para os pneus de tarefa dura dos camiões.
5.3.6.3. Processo de Fabrico
SBR é produzido pela copolimerização de butadieno com estireno em uma proporção aproximada
de 3:1 por peso.
No processo de emulsão, que produz grades de propósito geral, o matéria primas são suspenso
em uma larga proporção de água na presença de um iniciador ou um catalisador e um
estabilizador. um processo contínuo é empregado.
No processo de solução, a copolimerização procede em uma solução hidrocarbónica na presença
de um complexo organometálico. Este pode ser tanto um processo continuo ou por lote.
O processo de polimerização por emulsão tem muitas vantagens. Ele é normalmente usado sobre
condições de reacção média que são tolerantes a água e exige apenas a ausência de oxigénio.
O processo é relativamente robusto para impurezas e ameno para o uso de um intervalo de
monómeros. Benefícios adicionais incluem o facto da polimerização por emulsão da maior
conteúdo sólido com baixa viscosidade de reacção e é um processo de custo efectivo. O estado
físico de um sistema de uma emulsão (coloidal) torna fácil o controlo do processo. Problemas
térmicos e de viscosidade são muito menos significante que em uma polimerização em
quantidade.
A tabela 5.4. mostra a matéria-prima exigida na polimerização de E-SBR. Eles incluem os
monómeros de estireno e butadieno, agua, emulsionantes, inibidores do sistema, modificadores,
botões de paragem curta e um estabilizador do sistema. As reacções originais de polimerização
eram carregadas em reactores de lotes em que todos os ingredientes eram enchidos no reactor e
a reacção era shortstopped depois dela atingir a conversão desejada. A actual produção comercial
é correr continuamente ate a conversão dos monómeros desejada. Os monómeros são
continuamente inseridos na cadeia dos reactores e emulsionados com agentes emulsionantes e
catalisadores.
Na polimerização fria, o mais geralmente usado iniciador de sistema é a reacção redox entre ferro
quelatado e peróxido orgânico usando sulfóxido de formaldeído e sódio (SFS) como um agente
redutor como mostrado nas seguintes reacções
Fe(II)EDTA + ROOH  Fe(III)EDTA + RO + OH
Fe(III)EDTA + SFS  FE(II)EDTA
Na polimerização quente, peroxidisulfato de potássio é usado com um iniciador.
Mercaptana é adicionada para fornecer radicais livres e para controlar a distribuição do peso
molecular pela término das existentes cadeias crescendo enquanto iniciando uma nova cadeia. O
grupo tiol actua como um agente de transferência de cadeia para prevenir o massa molecular de
atingir os valores excessivamente alto possível em sistema de emulsão. A ligação enxofrehidrogénio no grupo tiol é extremamente susceptível para ataque pelo crescimento do radical do
polímero e assim, perde um átomo de hidrogénio pela reacção dos radicais de polímero com
mostrado abaixo. O RS formado irá continuar para iniciar o crescimento de uma nova cadeia. O
tiol previne a formação de gel e melhora a processabilidade de uma borracha
P + RSH  P-H + RS
RS + M  RS-M
Tabela 5.4. Receita típica para a polimerização de emulsão SBR
Componente
Partes por Peso
Frio
Quente
Estireno
25
25
Butadieno
75
70
Agua
180
180
Emulsionante (FA, RA,MA)
5
5
Dodecyl Mercaptana
0.2
0.8
Hidroperóxido de cumene
0.17
-
FeSO 4
0.017
-
EDTA
0.06
-
Na 4 P 2 O 7. 10H 2 O
1.5
-
Persulfato de Potássio
0.3
SFS
0.1
Estabilizante
Varia
Durante a polimerização, parâmetros tais como temperatura, taxa de fluxo e agitação são
controlados para ter a conversão correcta. Polimerização é normalmente permitido para
prosseguir para cerca de 60% de conversão em polimerização fria e 70% em polimerização
quente antes ele á parado por um agente de paragem curta que reage rapidamente com os
radicais livres. Alguns dos agentes de paragem curta comuns são dimetilditiocarbamato de sódio e
dietil hidroxilamina.
Quando o latex é propriamente shortstopped, os monómeros não reagentes são despidos do
látex. Butadieno é retirado por desgaseificação do látex por meio de flash de destilação e redução
da pressão do sistema. Syrene é removido pela vapor despindo-o do latex em uma coluna. O latex
é depois estabilizado com um antioxidante apropriado e transferido em tanques de mistura. Em
caso de polímeros estendidos com óleo ou lote mestre de negro de fumo
Estes materiais são adicionados como dispersões para despojados de látex. O látex é depois
transferido para os linhas de acabamento para ser coagulado com ácido sulfúrico, ácido
sulfúrico/cloreto de sódio, sulfato de alumínio ou auxiliar de coagulante de amina. O tipo de
sistema de coagulação é seleccionado dependendo do uso final do produto. Acido sulfúrico/cloreto
de sódio é usado para propósitos gerais . cola/ácido sulfúrico é usado em grau eléctrico e SBR de
baixa sensibilidade á água. Ácido sulfúrico é usado para coagulações onde polímero de pouca
cinzenta é exigida. Auxiliar de coagulante de amina são usados para melhorar a eficiência da
coagulação e reduz a poluição da planta de produção. A migalha coagulada é então lavada,
desidratada, secada, bales e embrulhado.
Avaliação Formativa
1. Do que você leu a cerca do óleo não refinado e natural, qual é a composição de:
i.
Óleo não-refinado
ii.
Gás natural comercial
iii.
GLP
2. Explique como a refinação de petróleo tem evoluído com os anos como mudam as
especificações do produto.
3. Porque o enxofre não é desejado no combustível e como é removido pela
hidrodesulfurização?
4. Escreva notas curtas em:
i.
Cracking
ii.
Reformação
5. Da busca na internet e/ou outros recursos:
i.
Escreva equações que mostram como anidrido ftálico é usado no fabrico de
resinas alquilicas.
ii.
Encontra a formulação de tinta que contem uma resina alquílica.
6. Escreve todas as equações usando a fórmula estrutural das matérias-primas e produtos
para as reacções principais que tomam lugar durante o fabrico de anidrido ftálico e acido
adípico.
7. Nomeie 10 materiais que você usa diariamente que são feitas de polímeros orgânicos
sintéticos.
8. Cloreto de vinil sofre a copolimerização com 1,1-dicloroetileno para formar um polímero,
comercialmente conhecendo com saran. Escreve equações para esta polimerização.
9. Usando o formato usado para aprendizado de polietileno e borracha estireno-butadieno,
escreve 3-5 páginas em cloreto de polivinil.
10. Discute brevemente os efeitos ambientais de produtos de plástico.
Trabalho de campo (opcional)
Existem um número de indústrias engajadas no fabrico de polímeros tais como poliuretano,
polietileno, cloreto de polivinil e resinas de tinta. O seu centro ira ajuda-lo a visitar algumas destas
indústrias. Uma vez a visita tiver sido arranjada, leia com antecedência a cerca do processo.
Durante a visita, você irá identificar as matérias-primas usadas incluindo os seus nomes
comerciais. Observe as suas aparências e propriedades físicas e também o processo produtivo.
Pergunte questões que levaram o seu guia da fabrica a dar mais informações relevantes. Mais
tarde você irá descrever o processo de produção o mais longe possível usando um diagrama de
fluxo e equações químicas.
Page 131
ACTIVIDADE 6
Indústrias da Química Orgânica Parte II: Industrias de Fermentação, Farmacêutica, Sabões
e Detergentes
No fim desta unidade, você deve ser capar de:
a. Discutir factores que afectam a viabilidade da rota de fermentação e aqueles que afectam
a concentração da fermentação.
b. Descrever o processo de produção de fermentação de etanol.
c. Dar um breve historia de industria farmacêutica e um papel tomado pelos antibióticos.
d. Descrever o processo de produção de dois farmacêuticos: penicilina e aspirina.
e. descrever o processo de fabricação de sabão
f.
discutir os vários tipos de surfactantes
g. Explicar como detergentes são produzidos.
Síntese da actividade de aprendizagem
Nesta unidade, você vai aprender como os microrganismos, sob certas condições óptimas são
explorados comercialmente para a produção de produtos químicos. Você ira aprender sobre a
produção de etanol e penicilina
pela fermentação seguida de purificação do produto por
destilação e extracção de solvente respectivamente. Você também ira aprender como aspirina é
produzida sinteticamente. O estudo de sabões e detergentes é coberto na ultima secção desta
unidade.
Lista de leitura relevante
1. George T. A. (1977). Shreve’s Chemical Process Industries. 5a edição. Edição McGraw-hill
International. Series de engenheira química. Singapura.
2. Stephenson R. M. (1966). Introdução ás industrias de química industrial, corporação
Reinhold Publishing, Nova York.
3. Groggins P.H> (1958). Unidade de processamento em Síntese Orgânica. , 5a edição,
Companhia de Livros McGraw-hill, Nova Deli.
4. Underkoffer L. A., Hickey R.J. (1954) Fermentação Industrial Vol.I Chemical Publishing
Co. Inc. Nova York.
5. Gerhartz, W. (editor), (1987). Enciclopédia de Química Industrial do Ullmann. Vol A8, 5a
edição, VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim.
Page 132

Computador com internet para acessar ligações e recursos relevantes com livre de
direitos do autor.


Lista de Hiperligações Relevantes
http://accessexcellence.org/LC/SS/ferm_biography.html
http://www/madehow.com/Volume-4/antibiotic.html
http://biotopics.co.uk/microbes/penici.html
http://www/cleaning 101.com/cleaning/chemistry/soapchem2.com
Estes sites apresentam informações sobre fermentação, antibióticos , produção de penicilina,
produção de sabão e detergentes respectivamente em uma forma interessante.
6.1. Fermentação
6.1.1. Introdução
Fermentação é uma reacção onde a matéria prima é convertida em produto pela acção de
microrganismos ou por meio de enzimas. Quando microrganismos são usados, eles produzem
enzimas in-situ que depois catalisam as reacções de fermentação.
As fermentações industriais são assim classificadas em duas:
Fermentações microbiais promovidas por microrganismos. Microrganismos incluem baterias,
vírus, fungos e protozoários. Durante a fermentação microbial, uma taxa de matéria orgânica é
convertida em produto pela acção de microrganismos. A primeira taxa de conversão de matéria
prima para produtos é baixa porque os microrganismos são poucos, isto é, o agente catalisador é
pequeno. Quanto mais microrganismos são formados, a taxa começa a aumentar. A taxa então
atinge o máximo quando existe uma proporção de material não convertido e os microrganismos. A
taxa então desce como matéria-prima torna-se empobrecida. Finalmente, a taxa pára quando a
matéria-prima acaba.
É importante notar que microrganismos são capazes de catalisar muitos tipos de reacções.
Portanto, ma fermentação microbial resulta em mais de um produto e isto faz da purificação
essencial.
Fermentações enzimáticas catalisadas por enzimas: Enzimas são proteínas que ocorrem de
natura em microrganismos, órgãos animais e extractos vegetais. Eles são biocatalisadores que
trazer reacções bioquímicas específicas sem que a sua estrutura ou quantidade seja alterado. As
suas actividades dependem da temperatura, pH, tempo de condições de armazenamento. Por
causa da sua especificidade, apenas um produto é produzido de uma enzima seleccionada e por
isso, a purificação é mais barata que na fermentação microbial. No entanto, enzimas são mais
caras do que microrganismos.
Page 133
Nós iremos nos concentrar na fermentação microbial.
6.1.2. Considerações económicas
Para que rota de fermentação microbial seja economicamente atractiva para um dado produto:
a) Deve-se um microrganismo que irá formar este produto.
b) o microrganismo deve ser facilmente propagada para dar rendimento consistente e de
qualidade
c) A matéria prima deve estar disponível de forma barata em composição uniforme.
d) O rendimento deve ser economicamente aceitável.
e) Recuperação do produto e sua purificação deve ser fácil.
6.1.3. Factores que afectam o rendimento da fermentação
Primeiro, É importante perceber que as condições que permitem atingir massa celular máxima
podem não ser necessariamente aquelas que dão um rendimento máximo de algum metabolismo
do produto. No entanto, é necessário crescer a massa de células suficientemente para catalisar o
processo de fermentação.
Em muitas fermentações, os seguintes são os factores que afectam o rendimento do produto:

Quantidade de inóculo, ou seja, a quantidade inicial de células alimentadas no
fermentador, irá determinar se as células são suficientes ou não para alimentar a
produção.

Nível inicial de contaminação trazida pela matéria-prima ou encontrados em
equipamentos e tubulações. O microrganismo contaminante será alimentado com a
matéria-prima e produzirá outros produtos. Equipamentos e substrato devem ser
esterilizado antes da inoculação. É importante que condições esterilizadas sejam
mantidas durante todo o processo de fabricação, pois a contaminação por micróbios
estrangeiros vai arruinar a fermentação.

O nível de pH irá determinar se contaminantes irão multiplicar-se ou ser reprimidos.
produtos do metabolismo microbiano geralmente causam grande mudança no pH,
portanto, para manter o rápido crescimento, o pH deve ser mantido próximo ao ideal para
o organismo em particular. Para a maioria dos microrganismos, o pH óptimo é 7. Mas
alguns toleram baixo pH. Por exemplo, levedura cresce melhor em 4 a 5 de pH. É
importante explorar a tolerância do PH dos microrganismos. Subprodutos ácidos podem
ser neutralizados pela adição de amónia, carbonato de cálcio ou hidróxido de cálcio, tendo
em conta a química do produto que está ser formado pelo processo de fermentação.
Page 134

A temperatura afecta a actividade dos microrganismos. A melhor temperatura para a
cultura de microrganismos varia com a espécie. Microrganismos que ocorrem
naturalmente no solo, ar ou agua normalmente crescem melhor a 25 á 30°C enquanto que
aqueles isolados de animais crescem melhor a C enquanto que aqueles isolados de
animais crescem melhor a 37°C. Microrganismo cujo crescimento é favorecido pelas
baixas temperaturas são referido como mesofilos. Os que crescem melhor em altas
temperaturas (termofísico) oferecem um vantagem técnica em que o crescimento de
contaminantes é inibido. É importante explorar a tolerância da temperatura dos
microrganismos. Já que o calor é produzido durante a fermentação, controle de
temperatura é necessário para manter a actividade óptima de microrganismos.

Concentração do produto pode aumentar para um nível que iniba a actividade dos
microrganismos.

A concentração inicial da matéria prima (substrato), por exemplo açúcar pode ser tão
alto e por isso afectar adversamente afectar os microrganismos.

Os microrganismos variam nas suas necessidade de oxigenio. Fungos, algas e poucas
bactérias são aeróbias enquanto que poucas bactérias são anaeróbicas. Para aqueles
que são aeróbias, um nível de oxigénio muito baixo, leva ao “envenenamento” da
fermentação enquanto que conteúdos de oxigénio muito alto causa crescimento excessivo
de microrganismos a custa do produto. O nível de nutrientes no substrato pode não ser
suficiente para dar uma rápida taxa de fermentação. Nutrientes incluem fontes de energia,
como o amido ou açúcar. a massa celular é 50% de carbono, portanto, fontes de carbono
como açúcar, amido e de dióxido de carbono são necessários. Da massa celular também
contém 10% de nitrogénio. Fontes de nitrogénio incluem a amónia, sais de amónio, como
o fosfato de diamônio (DAP), aminoácidos e vitaminas. minerais, incluindo fósforo,
potássio, magnésio, enxofre, traços de ferro, cobre, cobalto, manganês, zinco e
molibdénio são adicionados como sais solúveis em água.
6.1.4. Esterilização media
É importante manter condições esterilizadas durante a fermentação para evitar baixo rendimento e
perda da cultura. Esterilização pode ser efectuada por lote ou modo contínuo.
Os seguintes métodos podem ser usados em caso de esterilização por lote.
1. Purga de vapor para o meio até que a temperatura desejada seja alcançada.
2. Usando um elemento eléctrico para aquecer o meio.
3. Usando um vaso revestido. O vapor pode ser transmitido através do revestimento
para elevar a temperatura durante a esterilização. O resfriamento de água através do
revestimento baixa a temperatura para a óptima para a fermentação
Page 135
6.1.5. Esterilização do Ar
Existem no ar muitos microrganismos de vários tamanhos. Alguns destes são absorvidos na
poeira do ar e podem facilmente serem removidos do ar juntamente com grandes partículas
usando filtros. No laboratório, tampões de algodão são satisfatórios. Numa planta piloto e
fermentadores de pequena escala, filtros fibrosos pequenos podem ser usados. Para grandes
fermentadores industriais, aquecimento pode ser usado para esterilizar o ar. Um compressor de ar
pode ser usado para aumentar a temperatura para um nível que é letal para micróbios.
6.1.6. Processo de Fermentação
Preservação da Cultura
Uma estirpe de microrganismo de alto rendimento preservada é um pré-requisito para qualquer
processo de fermentação bom. A cultura preservada é um bem valioso e o mínimo possível
deviam ser usados para iniciar o processo. Geralmente, este estoque é conservado sob a forma
de esporos inerte.
Ampliação
Ampliação é uma parte importante de um processo de células. Para algumas fermentações, é
essencial para ampliar o inóculo inicial através de uma série de crescentes volumes ate que exista
material suficiente para inocular o sistema de produção. No sistema de bactérias e leveduras onde
um crescimento vigoroso é antecipado, até uma escala inicial: a relação de inóculo final de 1:20 a
1:100 são comuns.
Os tanques de sementes são tanques de aço desenhados para providenciar um ambiente ideal
para o crescimento dos microrganismos. Eles são enchidos com todas as coisas que o respectivo
microrganismo irá precisar para sobreviver e prosperar, incluindo agua morna e alimentos com
carbohidratos como açucares lactose e glicose. Adicionalmente, eles contem outras fontes
necessárias de carbono, tais como acido acético, álcool ou hidrocarbonetos e fontes de nitrogénio
como sais de amónia. Factores de crescimento como vitaminas, aminoácidos, e outros nutrientes
menores completam a composição do conteúdo dos tanques de semente. Os tanques de
sementes são equipamentos de misturadores, que mantém o meio em movimento, e uma bomba
para entregar ar esterilizado e filtrado. Depois de 24-28 horas, o material nos tanques de
sementes é transferido para o tanque de fermentação primário.
Fermentação
O tanque de fermentação é essencialmente uma versão larga do tanque de semente de aço. Ele é
enchido com o mesmo meio de crescimento encontrado no tanque de semente e também
proporciona um ambiente propicio ao crescimento. Aqui os microrganismos são permitidos a
crescer e multiplicar. Durante este processo, eles excretam largas quantidades de produto
desejado. Os tanques são resfriados para manter a temperatura certa. O tanque de fermentação é
constantemente agitado e correntes continuas de ar esterilizado são bombeados nele. Agentes
anti-espuma são periodicamente adicionado para a inibir a formacao de espuma. Ácidos e bases
são adicionados para controle do pH para um nível que é óptimo para o crescimento dos
microrganismos.
Page 136
O fermentador é o coração de um processo de fermentação. O desenho do equipamento de
fermentação e a operação do processo de fermentação tem de garantir que o processo seja livre
de contaminação, e em caso de patógenos, eles devem ser contidos com algo grau de segurança.
Muitos fermentadores de produção são construídos de aço inoxidável aço inoxidável com turbinas
para melhores características da mistura de líquidos granéis para assegurar a homogeneidade no
interior da embarcação. O ar é injectado no vaso abaixo do botão da turbina. Fermentadores
produzem calor a partir da dispersão da energia cinética e metabolismo, por isso os vasos devem
ter um sistema de refrigeração.
Operações assépticas á períodos de tempo prolongados demandam que tubos transportando o ar
esterilizado, sementes e outros materiais necessitados para a fermentação sejam esterilizados
pela exposição de vapor, geralmente a 120°C por 20 a 30 minutos. Abaixo está um diagrama
esquemático de um fermentador típico.
fig. 6. 1. Vaso de fermentação
6.1.7. Recuperação e Purificação do Produto
A recuperação e purificação de produtos da fermentação é mais difícil e caro do que o passo de
fermentação próprio. Certos produtos estão contidos dentro de células e não são liberados ou são
parcialmente libertados para o meio. É possível ou necessário lavar as células para remover
impurezas antes de quebra-las para chegar o produto. Alguns células tem alta resistência para
cisalhamento e requerem equipamento especializado para as romper. Vibrações ultrasónicas,
moagem em moinho e alta pressão podem ser usado para romper as células.
Page 137
Centrifugadores e tambores rotativos de filtração são comummente usado na separação de
células do caldo. Produtos no caldo podem ser recuperados por uma variedade de unidade de
operações entre destilação, extracção com sais e solventes, membrana de ultra filtração,
precipitação e cromatografia.
6.2. Fabricação de Etanol de Fermentação
6.2.1. Introdução
Produção de etanol por fermentação para propósitos de bebidas é feito de tempos imemoriais.
Antes da Segunda Guerra Mundial, fermentação de melaço contava cerca de 72% da produção de
etanol. Durante o começo dos anos 1970, apenas menos de 10% era feito pela fermentação, o
resto era produzido por hidrólise-esterificação e da directa hidratação de etileno. Depois da crise
de energia dos últimos 1970, a fermentação de etano cresceu em proeminência como energia
renovável alternativa para gasolina. Muitos países desenvolveram programas de álcool, o mais
ambicioso sendo o do Brasil.
6.2.2. Matéria Prima
A matéria prima biomassa inclui aqueles contendo açúcar, amido e celulose. A matéria prima
contendo açúcar inclui cana de açúcar, sorgo doce, batata doce, beterraba doce e melaço. Estes
materiais contem dissacarídeos que são facilmente hidrolisados por agua para reduzir açúcar
(glicose
e
frutose)
em
equações
similar
as
seguintes;
C 12 H 22 O 11 + H 2 O  C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6
Sucrose
Glicose
Frutose
Os materiais contendo amido viáveis incluem mandioca (tapioca), milho e batatas. Antes da
fermentação, o amido é hidrolisado em polissacarídeos e depois sacarificado em glicose.
Celulose contém carbohidratos complexos que precisam calor e tratamento enzimático para extrair
polissacarideos fermentáveis. Matéria prima da celulose inclui palha e bagaço de cana.
Os microrganismos mais empregados na fermentação alcoólica são as leveduras. A glicose é
fermentada em álcool de acordo com a seguinte equação:
Page 138
C 6 H 12 O 6 Levedura  2C 2 H 5 O H + CO 2
Varias Correntes de leveduras viáveis existem mais a mais usada é saccharomyces cerevesie.
Estas leveduras produzem enzimas que catalisam a reacção que converte o substrato em energia
para a levedura e etanol. Durante a reprodução, a levedura de fermentação produz enzimas
suficientes necessárias para a fermentação alcoólica. Estas enzimas irão continuar a fermentar
acima das necessidades energéticas das leveduras e mesmo muito tempo depois que a
reprodução Pará. Este facto é explorado industrialmente.
6.2.3. Processo de Produção Usando Matéria Prima de Amido
Hidrolise Enzimática de carbohidratos
A matéria prima do solo é aquecido ate cerca de 55°C. Enzimas de Liquefacção de amido que são
α amilase bacteriana ou fungal são adicionadas. O amido é então aquecido ate cerca de 95°C.
Quando o amido é aquecido, a viscosidade cresce drasticamente devido a gelatinização. AS
enzimas assistidas pela agitação mecânica ataca as longas moléculas de amido gelatinizado
formando dextrinas solúvel em água. Isto resulta em uma instante queda de viscosidade. Este
processo é chamado liquefacção ou hidrolise.
A mistura de dextrina é então diluída com agua e arrefecida á 55°C. A segunda enzima,
glucoamylase é adicionada para hidrolisar a dextrinas em glicose.
Fermentação
Fermentação pode ser feita por lote ou continuamente.
A fermentação do lote é a mais simples e mais comummente usada especialmente para fabricas
de álcool pequenas. A inoculação de levedura é preparada em uma solução de 10-20% em agua
esterilizada e adicionado para uma mistura de substrato e nutrientes no vaso de fermentação.
Depois da adição da inoculação, as células de levedura constituem cerca de 2 a 4% por peso na
mistura de fermentação. O tamanho da inoculação grandemente afecta a o tempo de fermentacoa.
Com 1% de levedura, a fermentação pode levar ate 70houras enquanto que a fermentação pode
ser completada dentro de 10horas com 4% de levedura.
No fim da fermentação, cerca de 80% de levedura pode ser recuperada por centrifugação ou
liquidação para uso na fermentação do próximo lote. O balanço pode ser comprimido em alimento
animal.
Condições de fermentação
O metabolismo da levedura é inibido pela concentração de açúcar acima de 20%. Tipicamente as
concentrações do substrato são no intervalo de 10-14 p/v. Algumas das matérias primas usadas.
Nomeadamente, cevada, trigo, centeio e melaço tem nutrientes suficientes para dar uma
fermentação eficiente. Mas pequenas quantidade de fontes de nutrientes tais como fosfatos de
amónio, sulfato de amónio ou ureia são adicionado tais que o conteúdo de nitrogénio se cerca de
0.6g/l de mistura de fermentação.
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Para a maioria de leveduras, a actividade é maior á 29-32°C. O calor é libertado durante a
fermentação e serpentinas e jaquetas de resfriamento
são instalados no equipamento de
fermentação mais convencional. A faixa de temperatura entre 29 e 32°C é ideal para o
crescimento da levedura. O principal contaminante microbial em uma destilaria são formadores de
acido láctico cujo desenvolvimento é severamente suprimido a valores de pH abaixo de 5. O pH é
normalmente ajustado em 4.8 a5 com acido sulfúrico ou meio acídico. Se matérias prima de
amido são usadas e dextrinação não é completada, a α-amilase pode estar inactiva em valores de
PH abaixo de 4.
Falta de oxigénio suficiente reduz a viabilidade da levedura. Muito baixo oxigénio causa a
produção de uma enzima conhecido como diastase que tem efeitos adversos na fermentação. Alto
causa crescimento da levedura. Cerca de 13% de concentração de oxigénio dissolvido aumenta a
percentagem da sobrevivência da célula e 0.07mmHg de tensão de oxigénio é óptima com
alimentação de 20% de glicose.
A taxa de fermentação decresce quando aumentada a concentração do álcool. É importante
portanto, diluir as matérias prima (suco de cana, açúcar, melaços) para uma concentração que
dará uma óptima concentração de álcool.
Destilação
O processo de destilação de etanol depende da quantidade de cerveja manuseada, a pureza do
produto desejada e o grau de aquecimento económico sendo exercida.
O processo convencional consiste de no mínimo duas colunas de destilações como mostrada na
figura 6.2.
Page 140
Fig. 6.2. Destilação de Etanol
Na coluna de cerveja ou raspagem, o álcool é retirado da cerveja e concentrado em cerca de 50 á
60%v/v. A cerveja pode ser pré-aquecida pela derrame quente vindo do fundo da coluna.
Na coluna de rectificação, o álcool é concentrado em cerca de 95 a 96.5% v/v. Ele é retirado perto
do topo. Os vapores no topo que consistem de componentes voláteis tais como ladridos são
condensados e alguns retornam como refluxo. óleo de linhaça, que contém, entre outras álcool
amílico, é retirado da parte baixa da coluna.
Page 141
6.3. Industria Farmacêutica
6.3.1. Introdução
A industria farmacêutica fabrica drogas. O termo droga refere-se a um artigo intencionada para
uso em diagnósticos, cura, alivio, tratamento e prevenção de doenças em humanos e animais.
Nos tempos remotos, uma larga parte de medicamentos usados eram produtos naturais,
maioritariamente derivados de plantas. Nos séculos subsequentes, foi acordado que estes
produtos devem ser puro para utilização efectiva como produtos farmacêuticos.
Farmacêuticos são produzidos quer sinteticamente ou biosinteticamente. Fermentação há muito
tem sido usado para produção da maioria de importantes classes de drogas tais com antibióticos,
vitaminas e hormonas. Microrganismos crescendo sobre condições de fermentação controlada
executam transformações químicas complexas para fabricar produtos mais economicamente do
que por conversão química pura. Por exemplo, as mudanças estruturais para fazer um derivado
natural de hormônios esteróides são complicadas e seriam mais caro se a conversão puramente
química fosse empregada. Pesquisas modernas em produtos farmacêuticos tem resultado em
químicos sintéticos puros ultrapassando muita das velhas drogas extraídas de produtos natural.
Ambas sínteses biológicas e químicas são competitivas na produção de produtos tais como
riboflavina e clorofenicol. No entanto, certas drogas tais como morfina e codeína extraídas das
plantas ainda permanecem importantes já que nenhum substituto foi totalmente aceitado.
Os traços da industria farmacêutica moderna tem a sua origem no XIX século com a venda por
atacado, produção de drogas tais como morfina e quinina e o estabelecimento de laboratórios de
pesquisa pelo companhias de corantes e químicas que descobriram aplicações médicas para os
seus produtos. Isto foi seguido por uma emergência da química farmacêutica e farmacologia como
um campo da ciência no fim do século XIX.
A complexidade da estrutura química de muitos medicamentos talvez tem uma relação directa
com a ainda maior complexidade de enfermidades nos corpos dos humanos e dos animais.
Processos de pesquisa caros e testes clínicos na segurança e eficácia são seguidos antes de
drogas serem deixadas em ir para o mercado. As drogas chegam aos pacientes através de
prescrições de físicos.
Com um grande entusiasmo colocada na pureza de produtos farmacêuticos, a indústria
farmacêutica moderna devota muito do seu esforço na separação e purificação de produtos
individuais extraídos de plantas e animais usando métodos que são sensíveis ao tempo,
temperatura e acidez.
Page 142
6.3.2. Antibióticos
Antibióticos são substancias químicas que inibem o crescimento de, e mesmo destroem,
microrganismos prejudiciais. Eles são derivados de microrganismos especiais ou outros sistemas
vivos, e são produzidos em escala industrial usando o processo de fermentação.
A maior vantagem de antibióticos em curar infecções é que a forma purificada de antibióticos são
mais ou menos inofensivos para muitos humanos. Isto significa que eles devem actuar em alguns
aspectos do crescimento de microrganismos que difere da células mamíferas ordinárias.
Antibióticos são quer bactericida ou bacteriostático. Eles matam bactérias ou inibem o crescimento
bacteriana respectivamente. Antibióticos trabalham por paragem de enzimas bacterianas que
controlam a criação da parede celular e activando outras enzimas que quebram as defesas
bacterianas. Sem a protecção de parede externa a bactéria morre devido aos danos osmóticos.
Antibióticos diferem quimicamente por isso é compreensível que eles também diferem nos tipos de
infecções que curam e nas formas que eles as curam. Certos antibióticos destroem bactérias
afectando a estrutura das suas células. Isto pode ocorrer em uma das duas formas. Primeiro o
antibiótico pode enfraquecer as paredes das células da infecção bacteriana o que faz com que
elas expludam. Segundo, antibióticos podem causar derrames do conteúdo das células
bacterianas pela criação de um dano nas membranas celulares. Outra forma que os antibióticos
funcionam é pela interferência no metabolismo da bactéria. Alguns antibióticos tais como a
tetraciclina e eritromicina interfere na síntese proteica. Ainda outros antibióticos, tais como
sulfonamida e trimetoprim tem um efeito de bloqueio geral no metabolismo celular.
O desenvolvimento e uso de antibióticos tem tido um impacto tremendo na saúde do Homem.
Tuberculose, causada por Mycobacterium Tuberculosis foi uma doença seria até a chegada da
estreptomicina. Sífilis e disenteria bacteriana são agora apenas encontrados raramente.
Expectativas da esperança de vida no mundo tem crescido devido aos antibióticos. Mortalidade
infantil caiu. Em adição a estes e outros benefícios médicos, antibióticos ajudam a estabilizar o
fornecimento de alimento pelo controlo de doenças de animais, peixes e plantas por isso levando
á alta produtividade da agricultura.
O desenvolvimento comercial de antibióticos é uma proposta longa e dispendiosa. Ela começa
com um pesquisa básica designada para identificar organismos, que produzem componentes
antibióticos. Durante esta fase, milhares de espécies são rastreados para qualquer sinal de acção
antibacteriana. Quando um é encontrado, a espécie é testada contra uma variedade de infecções
bacterianas conhecidas. Se os resultados são promissores, o organismo é crescido em larga
escala para que o componente responsável pelo efeito antibiótico possa ser isolado. O antibiótico
deve então ser aprovado como uma nova droga. Este processo todo pode levar vários anos.
Produtos antibióticos podem assumir muitas formas diferentes. Eles podem ser vendidos em
sacos ou seringas de soluções intravenosas, em formas de comprimido ou cápsulas de gel, ou
eles podem ser vendidos como pó, que são incorporados em pomadas tópicas. Embalagem estéril
é essencial.
A produção de antibióticos é altamente regulada pela autoridades nacionais no que diz respeito a
efectividade e pureza. Por exemplo, o FDA exige que para certos antibióticos cada lote deve ser
verificado por eles e só depois deles terem certificado o lote pode ser vendido para consumo
geral.
Page 143
6.4. Penicilina
6.4.1. Introdução
A penicilina foi descoberta pelo bacteriologista Alexandre Fleming em 1982. Ele observou que
uma cultura em placa de Staphylococcus tinha sido contaminada por um bolor azul-esverdeado e
que colónias de bactéria adjacentes ao bolor estavam sendo dissolvidas. O bolor (microrganismo)
é conhecido como Penicillium chryogenum. Curioso, Alexandre Fleming cresceu o bolor em uma
cultura pura e descobriu que ele produziu um substancia que ele chamou penicilina, que matou
um numero de doenças causadas por bactéria. Ele tornou-se a droga mais marcante uma vez
descoberta para o tratamento de infecções. Bactérias comuns que são susceptíveis a penicilina
são: aquelas que causam infecções da garganta, isto é, strep, e outras enfermidades perigosas
como: pneumonia, meningite espinal, gangrena gasosa, difteria, sífilis e gonorreia.
Em adição a sua alta ordem de actividade, penicilina não é tóxica. A sua principal característica
ruim é que cerca de 5% daqueles recebendo a droga sofrem de algum grau de resposta alérgica.
Todos antibióticos do tipos de penicilina operam por inibição da produção das paredes celulares
da bactéria, que por isso previne o crescimento. É agora conhecido que a penicilina tem uma
acção bactericida invés de bacteriostática, i. é, ela mata a bactéria, invés de inibir meramente o
seu crescimento, como alguns antibióticos fazem. A bactéria pode morrer devido aos danos
osmóticos porque elas não são protegida pela parede externa. Vários outros antibióticos tem
também sido desenvolvidos com diferentes modos de acção, ex: interferência na síntese proteica
da bactéria.
Penicilina é um nome genérico referindo a uma classe de componentes com a formula mostrada
abaixo.
Estrutura geral da penicilina
Apesar da estrutura molecular da penicilina ser conhecida, e ela pode ser sintetizada pelos
métodos químicos, não é económico faze-lo. O processo de produção ainda depende da
fermentação fungal baseada em principio biológicos, apesar de cepas modernas são muito mais
produtivas do que as cepas iniciais. Isto tem sido conseguido devido a programas de rastreamento
evolvendo isolados de diferentes fontes, e tratamento para incentivar mutações.
Page 144
Existem duas classes de penicilinas. Uma é a biosintética ou penicilina natural que é colhida de
um fungo próprio durante a fermentação. O numero de penicilina que diferente apenas na
composição do Grupo R tem sido isolado de produtos naturais. Dependo da formula do R, as
penicilinas podem ser qualificadas como F, G, K ou X. O grupo R pode ser alterado pela
introdução de precursor apropriado na fermentação. Por exemplo para produzir benzilpenicilina, o
precursor do ácido fenilacético é usado. O fungo favoravelmente insere o precursor na sua
posição para produzir a penicilina desejada. Benzilpenicilina ou penicilina G é uma das maiores
demandas pelos profissão medica. A sua principal falha é que ele tende a quebrar facilmente em
ácido. Por isso, ela deve ser administrada pela injecção intramuscular. O sal de potássio é a forma
comercial mais disponível da penicilina G.
A segunda forma de penicilina é conhecida como penicilina semi sintética. Muitos fungos que
produzem penicilina podem ser facilmente incorporar uma variedade de componentes na porção
acil da molécula da penicilina. Os componentes sintetizados devem ter os traços beneficiais
iniciais da penicilina G permitindo com vantagens adicionais tais como estabilidade acida
(permitindo ingestão oral), alergenicidade baixa e maior resistência a penicilinas.
6.4.2. Processo de Produção da Penicilina
Esporos de P. Chrysogenum são usados para inocular 100ml de meio de crescimento em frasco
agitado de 500 ml. Depois de 4 dias de incubação, o conteúdo é transferido para meio de
crescimento em um reactor de 500l. Depois de três dias de incubação, a cultura é usada para
inocular um reactor de 180m3. A fermentação final á cerca de 6.5 pH e 23-28°C é completa em 5-6
dias. Com boas cepas de microrganismos, cerca de 10% de carbono na glicose encontra o seu
caminho na Penicilina G cuja concentração final pode atingir quase 30g/l.
Filtração
O caldo contem 20-35g/l de penicilina. Ela é bombeada num tanque reservatório de onde ela é
alimentada para filtros rotativos a vácuo contínuo que pode usar auxiliares de filtração para formar
um precoat. O micélio é separado do licor e lavado no filtro. Ele é descarregado do filtro como um
coberto grosso (bolo) parecido com pasta de papel. O filtrado rico em penicilina é arrefecido para
2-4°C para minimizar degradação química e enzimática durante a extracção de solventes. Esta
operação é necessária já que o processo de filtração não é estéril. O crescimento da bactéria não
devia ser permitido a crescer no processo de filtração por que isto pode resultar em destruição
severa da penicilina pela acção da penicilinases bacteriana. Por isso, o filtro é usualmente
esterilizado entre corridas com vapor ou soluções germicidas.
Recuperação da Penicilina por extracção por solvente
Este processo utiliza o facto de que penicilina é preferencialmente solúvel em agua ou solventes
orgânicos dependendo de se ele está livre de acido ou um sal. A cerveja (caldo) filtrada e
arrefecida é passado por outro filtro. Agentes coagulantes tais como sulfato de alumínio e acido
tánico podem ser adicionados para precipitar o material proteicos. A seguir, penicilina é extraída
com acetato de amila ou acetato de butila em um processo contracorrente continuo á 0.2-0.4
volume de solvente por volume de cerveja. Penicilinas são ácidos fortes com valores de pKa no
intervalo de 2.5-3.1. como as formas acidas são solúveis em muitos solventes orgânicos eles são
extraídos com alta eficiência em acetato de amilo ou acetato de butilo á pH 2.5-3.0 mantido pela
adição de acido fosfórico. Uma emulsão de agua e solvente é formada. O agente de emulsificação
pode ser adicionado para quebrar a emulsão. As duas fases são separadas em uma centrifugação
continua.
Page 145
A penicilina é então extraída de volta em agua pela adição de um alcali (hidróxido de sódio e
potássio) ou buffer em pH 5.0-7.5. a proporção de volume de agua para o solvente extraído neste
extracto é 0.1-0.2. Depois mistura intima, as camadas são separadas. A fase aquosa é arrefecida.
É então acidificada e extraída com um solvente orgânico tais como l-propanol anidrido, n-butanol
ou outro solvente volátil. A penicilina é mais uma vez extraída com agua em pH 6.5-7.2. uma
solução alcalina é adicionada para precipitar um sal de uma base seleccionada (Na, ou K) e de
cristais filtrados e liofilizados.
6.5. Outros Antibióticos Produzido por Fungos
Depois da descoberta da penicilina, outros antibióticos foram procurados. Em 1939, começaram
trabalhos em um isolamento de potenciais produtos antibióticos da bateria streptomices do solo
que é capaz de sintetizar uma variedade de antibióticos. Selman Waxman e associados
descobriram estreptomicina em 1944. Estudos subsequentes resultaram na descoberta de uma
serie de novos, diferentes antibióticos incluindo actinomicina, estreptomicina e neomicina, todos
produzidos por streptomyces.
Este antibiótico é produzido comercialmente pela fermentação aeróbia submergida. A sua
estrutura revela que ela é altamente hidrofílica e pode não ser extraída de procedimentos normal
de extracção por solventes. A droga pode ser considerada para ser uma cação e pode ser
removida pela solução filtrada pelo tecnologia de troca. Isto é por causa do seu forte carácter
básico.
Outros antibióticos que tem sido descobertos desde incluem bacitracina, polimixina, Viomicina,
cloranfenicol e tetraciclinas. Desde dos anos 70, muitos novos antibióticos tem havido
modificações sintéticas dos antibióticos ocorrendo naturalmente.
6.6. Fabrico de Acido Acetilsalicilico (Aspirina)
6.6.1. Introdução
Acido acetilsalicílico, uma droga popular para alivio de dores (analgésico, foi desenvolvida no final
do século 19 como um remédio caseiro para as dores. Um químico francês, Charles Frederic
Gerhardt foi o primeiro a preparar a preparar acido acetilsalicilico em 1853. Em 1899, Bayer tinha
dublado esta droga Aspirina e estava vendendo ela ao redor do mundo. O nome Aspirina é
derivado de A=Acetil e “Spirsäure”= um nome (alemão) antigo para acido salicílico.
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Aspirina é a droga mais usada do mundo. É uma das drogas mais frequentemente usadas no
tratamento de dores leves a moderadas, incluindo as da enxaquecas. É muitas vezes combinado
com outras drogas anti-inflamatórias não esteroidais (DAINE) no tratamento de dores moderadas
a severas. Em altas doses, aspirina e outros salicilatos são usados na tratamento de febre
reumática, artrite reumática e outras condições de juntas inflamatórias. Aspirina funciona pela
interferência com duas enzimas de produção de prostaglandinas similares, PGHS-1 e PGHS-2. A
inibição de PGHS-2 produz alivio de dor enquanto a inibição de PGHS-1 causa os efeitos
colaterais.
A aspirina pode causa sangramento no estômago, danos no fígado e lesões auditivas. Já não é
considerado susceptíveis para crianças abaixo de 12 anos por causa de uma suspeita de ligação
com uma rara doença conhecida como sindroma de Reye. Paracetamol ou outros DAINEs tais
como ibuprofeno, agora são usados em vez.
Fig. 6.3. Comprimidos revestidos de 325mg de aspirina
A popularidade da aspirina declinou depois do desenvolvimento de paracetamol em 1956 e
ibuprofeno em 1962. Em 1960 e1970, Jonh Van e outros descobriram os mecanismos básicos dos
efeitos da aspirina, enquanto os ensaios clínico e outros estudos de 1960 para 1980
estabeleceram a eficácia da aspirina com um agente anti-coagulante que reduz o risco de
doenças coagulantes. As vendas da aspirina reviveram consideravelmente nas ultimas décadas
do vigésimo século, e mantêm-se forte no século 21, graças ao uso generalizado com um
tratamento preventivo para ataques cardíacos e paralisia.
6.6.2. Propriedades
Aspirina é um acetil derivado de acido salicilico. É uma substancia branca, cristalina, fracamente
acida, que com ponto de fusão de 135°C.O acido acetil salicilico decompõe-se rapidamente em
soluções de acetato de amónio ou em acetatos, carbonatos, citratos ou hidróxidos de metais
alcalinos. O acido acetilsalicilico é estável em ar seco, mas gradualmente hidrolisa em contacto
com humidade para ácidos acético e salicilico. Na solução de alcalis, a hidrolise se procede
rapidamente e as soluções claras formadas podem consistir inteiramente de acetatos e salicilatos.
Formulações contendo altas concentrações de aspirina muitas vezes cheiram como vinagre. Isto é
porque aspirina pode se decompor em situações de humidade, rendendo acido salicilico e acido
acético. A constante de dissociação do acido (pKa) para o acido acetilsalicilico é 3.5 á 25°C.
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6.6.3. Fabrico
A síntese de aspirina é classificada com um reacção de esterificação, onde o grupo alvo do acido
salicilico reage com um derivado acido (anidrido acético), rendendo um metil acetil éster e acido
acético como subproduto. Pequenas quantidade de acido sulfúrico são muitas vezes usados como
catalisador.
O fabrico segue a reacção de carboxilação pela modificação de Schimit da reacção de Kolbe
como mostrado. O acido salicilico é refluído com o anidrido acético em tolueno á cerca de 90°C
por 20 horas. A mistura da reacção é então arrefecida e o acido acetilsalicilico precipita como
largos cristais. Os cristais são separados ou por filtração ou por centrifugação, depois lavados
complemente e secados
Diagrama de fluxo para o fabrico de acido salicilico
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6.7. Sabões e Detergentes
6.7.1. Introdução
Sabão é integral para a nossa sociedade hoje. No entanto, o actual uso generalizado de sabão é
apenas uma ocorrência muto recente, apesar do facto que ele tem sido feito a mais de 2500 anos.
Sabões e detergentes contem surfactantes como o seu ingrediente activo. Este é um componente
consistindo de um longa, linear, apolar (hidrofóbica) “cauda” com uma cabeça (hidrofílica) polar. A
cauda é insolúvel em agua e a cabeça é solúvel em agua. Esta diferença de solubilidade tem duas
implicações importantes. Primeiramente, isto faz a molécula de surfactantes um agente
“molhante”. A cauda migra para se alinhar com uma interface sólido-água, diminuindo assim a
superfície de tensão a aquele ponto de tal modo que os surfactantes penetrem melhor o tecido.
Seguidamente, ele permite que as partículas de sujidade oleosas a formar um emulsão com a
agua. A cauda de muitas moléculas de surfactantes cercam a partícula de sujidade oleosa,
formando uma micela com o óleo no centro e as cabeças iónicas das moléculas do surfactantes
apontando para fora e portanto, mantenho a micela em solução polar.
Surfactantes desempenham outras importantes funções na limpeza, tais como afrouxamento,
emulsificante (dispersão em agua), exploração do solo em suspensão até que possa ser lavado.
surfactantes podem também fornecer alcalinidade, que é útil para a remoção de solos ácidos.
Gordura animal e óleos de plantas contem componentes conhecidos como ácidos graxos. Estes
ácidos graxos estão ligados ao glicerol para formar triglicerídeos. Na presença de um base forte
tal como o hidróxido de sódio, os triglicerideos quebram para formar o sal metálico de um acido
graxo. Esta reacção que é mostrada a baixo é chamada Saponificação que literalmente significa
“confecção de sabão”.
Equação de Saponificação
As principais fontes de gordura são carne e sebo de carneiro, enquanto óleos de palma e coco
são os principais óleos usados para fazer sabões.
Surfactantes são classificados pelas suas propriedades iónicas (carga eléctrica) na agua: aniónica
(carga negativa), não iónico (sem carga), catiónico (carga positiva) e anfotéricas (carga tanto
negativa ou positiva). Sabonetes são detergentes aniónicos por causa da porção activa (RCO 2 -) é
carregada negativamente. Sabões de sódio e potássio são solúveis em agua mas sabões de CA2+
e Mg2+ (metais alcalinos terrosos) são insolúveis em agua. Quando estes catiões estão presentes
em agua, ex. Em agua do mar ou agua dura, eles dispersam Na (ou K) do sabão e formam os
seus próprios sais que são insolúveis em agua, portanto precipitam. Exemplos são escória e forros
em banheiras, descoloração e endurecimento de tecidos. Esta precipitação reduz o acção
emulsificante do sabão e mais sabão é consumido.
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O sabão tem retido o seu domínio como um ingrediente activo surfactantes na sabão do banho. As
principais razoes são:
1. O baixo custo do são em comparação com o detergente sintético.
2. Dificuldade de produção de barra de detergente sintético.
3. Maior poder desengordurante e molhando de detergentes sintéticos que podem ser
prejudiciais à pele.
6.7.2. Processo de Lote para Manufactura de Sabão
Passo 1 – Preparação do óleo
Os mais comuns óleos usados são óleo de sebo e coco. Estes são misturado juntos e secados em
uma câmara de vácuo. Uma vez os óleos secados, argila é adicionada para remover qualquer
impureza colorida. Depois remover a argila por filtração, os óleos são armazenado, prontos para
saponificação.
Passo 2 – Saponificação
A mistura de óleos branqueados é misturado com cáustica reciclado usada da etapa de lavagem
e solução fresca de soda cáustica. A mistura é cozida por várias horas depois que se instala em
duas camadas com a mistura de sabão e óleos que não reagiram no topo. A camada inferior ou
seja, a barrela que contém glicerina é bombeada fora. Mais licor de cáustica é adicionada a esta
mistura e reaquecido para saponificar os óleos livres restantes.
Passo 3 – lavagem
O óleo não refinado é lavado com uma mistura fresca de solução de caustica e barrela nigre (veja
abaixo). O sabão lavado é enviado para as panelas de montagem, enquanto a barrela é usada na
saponificação seguinte.
Passo 4 - Montagem
Aqui, a glicerina remanescente não desejada é removida do sabão pela refervedura com agua,
NaCl e uma pequena quantidade de solução de NaOH. A concentração dos electrólitos na agua é
tal que o sabão e agua separam-se em duas camadas. A camada do topo é “puro” sabão molhado
que é bombeado para fora para ser secado. O camada do fundo é conhecida como a camada
“nigre”, que consiste de uma solução de sabão, glicerina e NaCl. Esta é deixada na panela,
refervida com mais sal e deixada a espera, formando uma crosta de sabão em uma camada
inferior de lixívia nigre (sal e glicerina)
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Este sabão é deixado na panela e é misturado com o lote a seguir de são lavado, enquanto a
lixívia nigre é usada para lavar o lote a seguir de sabão não refinado.
Etapa 5 – Secagem
Finalmente, o nível da agua é reduzido até cerca de 12% pelo aquecimento do sabão á cerca de
125°C sobre pressão e, em seguida, pulverizá-lo em um tanque flash a pressão de vácuo de
aproximadamente 40mm de Hg (5.3 kPa). Parte do liquido vaporiza em um vapor que é
condensado em um condensador barométrico. O calor latente de evaporação perdido já que a
água ferve diminui o temperatura do sabão até 45°C, a temperatura que ele solidifica-se nas
paredes
do
tanque
de
flash.
Os chips de sabão que são raspados fora das paredes e formado em macarrão de sabão em um
equipamento conhecido como plodder. O sabão é agora conhecido com sabão base ou puro., e
pode ser convertido em uma variedade de diferentes sabões nas etapas finais.
Na etapa de processamento final, as bolinhas de sabão seco passam através de uma linha de
acabamento de barra de sabão. A primeira unidade na linha é uma misturadora, chamada um
amalgamador, em que as bolinhas de sabão são misturado junto com fragrância , corantes e todos
outros ingredientes. A mistura é então homogeneizada e refinada através de laminação e
refinação de plodder para atingir a partir da mistura e uma textura uniforme. Finalmente, a mistura
é continuamente extrusada do plodder, cortada em unidade de tamanhos de barra e carimbado
em sua forma final em uma pressa de sabão.
6.7.3. Fabrico de Sabão de lavandaria ou “duro”
A base de sabão é misturado com corantes e preservativos e moído. O perfume é de seguida
adicionado e a mistura arrastada ou extrusada em uma barra continua. A barra é cortada em bolito
e estampada em comprimidos prontos para empacotamento.
6.7.4. Fabrico de sabão do banho
O sabão de banho é exigido a ter menos agua e mais material graxo que o sabão de lavandaria.
Por esta razão, a base de sabão intencionada para o fabrico de sabão de banho usualmente tem
extra ácidos graxos adicionados com preservativos antes dele ser secado no vácuo. Este
assegura que não existam caustica que não reagir deixada no sabão pelo tempo que ele chega ao
consumidor, e também faz o sabão suave. No entanto, sabão puro é duro e facilmente oxidado,
por isso vários aditivos são adicionados para corrigir isto e para fazer um mais esteticamente
prazeroso produto. O primeiro de tais “aditivos”é glicerina, que é produzida na reacção de
saponificação. Glicerina faz o sabão mais macio e suave que o sabão puro. No entanto, ele é
também mais valioso que o sabão próprio, portanto apenas um mínimo de glicerina é deixado no
sabão e o remanescentes é extraído, purificado e vendido.
Perfume, corante e opacificador são de seguida adicionado para o sabão seco e a mistura moída
para garantir mais mistura. Ela é de seguida arrastada e extrusada como uma barra continua,
cortada em bolito e estampada pronta para empacotamento e venda.
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6.7.5. Recuperação glicerina
Glicerina refinada é um importante material industrial usado em alimentos, cosmética, drogas e
muitos outros produtos. Ela é mais valiosa do que o sabão. A recuperação é feita em um processo
de três passos.
Etapa 1 – Remoção de sabão
Primeiro, excesso da base caustica é removida usando acido hidroclórico.
HCl + NaOH  NaCl + H 2 O
O cloreto ferroso é depois adicionado para remover o sabão dissolvido. Isto reage com o sabão
para formar um sabão ferroso insolúvel:
FeCl 2 + 2 RCOONa  2 NaCl + (RCOO) 2 Fe
Este é filtrado, deixando uma solução de lixívia livre de sabão.
Etapa 2 – Remoção do Sal
A agua é removida da lixívia em um separador de vácuo, causando o sal á cristalizar conforme a
solução torna-se super saturada. Isto é removida em uma centrifugação, dissolvido em agua
quente e armazenado para uso como lixívia fresca. Quando o conteúdo de glicerina d solução
atinge 80-85% , ela é bombeada para um tanque decantador bruto onde mais sal se separa.
Etapa 3 - Purificação da Glicerina
Uma pequena quantidade de soda caustica é adicionada a glicerina não refinada e a solução
destilada a seguir sobre vácuo ainda aquecida. Duas fracções são tiradas – uma de glicerina pura
e uma de glicerina e agua. A glicerina assim extraída é branqueada com carbono negro depois
transferida para botijas para venda, enquanto que a fracção agua/glicerina é misturada como a
próxima lixívia gasta. Isto repete o ciclo de tratamento.
6.7.6. Desvantagens do Sabão
Apesar do sabão ser um excelente detergente e 100% biodegradável, ele tem duas principais
desvantagens:
1. Sabão forma um precipitado insolúvel quando agua dura ‘e usada. Agua dura contem
minerais dissolvido tais como cálcio e magnésio que reagem com o sabão para formar
sabões insolúveis de cálcio e magnésio. Isto resulta em desperdício de sabão bem como
a sujidade da roupa pelo precipitado pegajoso.
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2. Sabão não pode ser usado em soluções acídicas tais como as usadas no processamento
têxtil. Ácidos fortes irão reagir com sabão para precipitar ácidos graxos que aderem ao
tecido e ainda previnem aplicação de corantes.
6.8. Detergentes
6.8.1. Historial do Desenvolvimento dos Detergentes
No inicio dos anos 30, ambos sulfatos de álcool e os sulfonatos de alquil aril foram os principais
materiais de limpeza. A porção alquila de um sulfonato era de uma fracção de querosene, por isso
referida como sulfonato de kerilbenzeno. No fim da segunda guerra mundial, sulfanatos de alquil
aril dominados nos materiais de limpeza gerais enquanto que os sulfatos de álcool encontravam
aplicação maior no área de champôs.
O uso de sulfonato de keryl benzeno cresceu rapidamente por causa do seu fabrico fácil. O
Kerylbenzeno existente foi facilmente substituído por um alquil benzeno feito de tetrâmero de
propileno acoplado ao benzeno (benzeno PT). Em um período curto de tempo, mais de metade
dos detergentes usados pelo mundo eram baseados em benzeno PT. A ascensão rápida em
detergentes sintéticos viu um declínio do consumo de sabão para um nível constante.
6.8.2. Melhoramento de Detergente
Quando detergentes começam aparecer em quantidades apreciáveis no mercado de varejo, foi
notado que os artigos de algodão branco não estavam sendo lavada tão branco quanto deviam
ser. Apesar de o material activo ser capa de levantar a sujidade da roupa, ele nao conseguia
mantê-la em suspensão. Por isso pequenas manchas de sujeira estavam sendo redepositadas
uniformemente sobre a superfície inteira do pano dando assim o pano uma aparência cinza.
O uso de sal de sódio de Carboxymetilcelulose (CMC) como um aditivo para o pó de detergente
sintético foi encontrado para eliminar o problema da redeposicao.
Para melhorar as propriedades de lavagem pesada, fabricantes começaram a construir os seus
produtos com materiais alcalinos tais como carbonatos, silicatos, bórax e ortofosfatos. Todos de
aqueles simples ou em combinação foram tentados com sucesso moderado. Formulações de
detergentes pesados foram introduzidos, inicialmente com pirofosfato de tretasódio e depois com
tripolifosfato de sódio com processo surpreendente. Com o advento de construtores de CMC e
tripolifosfatos a industria de detergentes estabeleceu-se.
Enzimas, que podem ser chamadas catalisadores orgânicos, tendem a acelerar a reacção e
enzimas proteicas convertem ou “quebram proteínas totalmente ou parcialmente em aminoácidos.
Eles eram inicialmente adicionados juntos com uma proporção de amilase que quebra o amido,
para pre-embebição de detergentes. Melhores e melhores tensão de enzimas fora desenvolvidas,
com estabilidade e maior espectro de pH, estabilidade contra perborato e mais rápida acção. O pó
enzimático de hoje estão agora a manter uma larga proporção de detergente domestico. Alguns
fabricantes de maquinas de lar produzem maquinas de lavar automáticas com um “Bio” programa
que permite a lavagem permanecer com a solução detergente por um período de tempo alargado
á uma temperatura relativa baixa antes do início da lavagem e ciclo de aquecimento.
Preocupações com segurança e saúde causam algumas enzimas a serem excluídas em algumas
formulações de detergente.
Page 153
6.8.3. Matéria prima Detergente
Um detergente é um produto formulado que é especialmente desenhado para promover a acção
de limpeza. Cada componente individual na formulação tem as suas próprias funções especificas
no processo de lavagem mas ele pode produzir efeito sinérgico com outros componentes. Alguns
componentes são adicionados para ajudar ou melhorar a eficiência do processo de produção
enquanto outros são adicionados para melhorar a aparência e odor do produto. Os maiores
componentes podem ser categorizados em:

surfactantes;

Construtores;

Agentes de branqueamento;
Surfactantes
Um surfactante, do inglês, Surface active agent (agente activo de superfície) é um componente
com uma porcao solúvel em agua, insolúvel em óleo (hidrofílico ) de lado e uma porção solúvel em
óleo, insolúvel em agua (hidrofóbica) do lado oposto. Geralmente, a porção hidrofóbica é uma
longa cadeia alquila enquanto a porção hidrofílica é uma porção de reforço de solubilidade.
Surfactante exibe actividade de superfície pela diminuição da tensão superficial dos líquidos.
Um surfactante susceptível para o fabrico de detergente devia ter as seguintes características:
1. Absorção especifica
2. Remoção de solo
3. Baixa sensibilidade a dureza da agua
4. Propriedades de dispersão
5. Capacidade de antiredeposição do solo
6. Alta solubilidade
7. Poder de molhar
8. Características espumantes desejadas
9. Odor neutro
10. Cor intrínseca baixa
11. Estabilidade de armazenamento
12. Características de manuseamento favoráveis
13. Toxicidade mínima para humanos
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14. Sem impactos ambientais adversos
15. Bom fornecimento de matéria prima
16. Económico
Um surfactante pode ser colocado em uma das quatro classes:

Aniónicos

Catiónico

Não-iónico

Anfóterico
Surfactantes Aniónicos
Estes incluem sulfonatos de alquilbenzeno, sulfatos de álcoois graxos (sulfatos de alquil) e
sulfatos de alquil éter.
Sulfonato de alquilbenzeno Linear (LAS) é um detergente surfactante lider. Tem uma boa
habilidade espumante e a sua espuma pode ser estabilizada prontamente. A sua espuma pode
ser impulsionada ou controlada por inibidores de espuma. LAS é no entanto sensível a dureza da
agua. O seu poder detergente diminui com aumento da dureza da agua.
Sulfatos de Álcool graxo (ROSO 3 H): Estes são a mais importante classe de surfactantes
derivados de gordura em termos de tonelagem produzida. Eles são prontamente biodegradáveis.
Eles são empregados em detergentes de deveres pesados e leves bem como nos sabões de
banho. Eles são quimicamente estáveis no lado alcalino e são facilmente hidrolisáveis no lado
ácido. Eles são incorporados nas formulações de spray-dried . Eles podem ser convertidos em
sais de amónio e sódio.
Sulfatos de alquil éter são obtidos pela etoxilação de álcoois naturais e sintéticos. O comprimento
da cadeia carbónica óptimo é C 12 -C 14 com cerca de duas moles de oxido de etileno. Eles são
altamente espumantes e tem baixa sensibilidade a agua dura. Eles também tem alta solubilidade e
boa estabilidade de armazenamento á baixas temperaturas em formulações liquidas. Eles são
preferido para fácil cuidado e detergentes de lã bem como líquidos de lava-loiça, champôs de
cabelo e espuma de banho.
Não- Iónicos
Os mais largamente usados detergentes não-Ionicos incluem:
Alquil éter poliglicol (AEO): Oxido de etileno reage com qualquer componente tendo átomos de
hidrogénio reactivo. Esta reacção é chamada etoxilação. Os álcoois poliglicol de cadeia recta, isto
é, RO(CH 2 CH 2 O) n H estão presentemente se tornando os mais importantes surfactantes por
causa da sua biodegradabilidade melhorada, substituindo antigos esteres poliglicol baseados em
polietilenoglicol nonilfenol. A maioria destes não-Ionicos são líquidos viscosos ou pastas macias.
Soluções aquosas exibem um comportamento de solubilidade inversa, isto é, a solubilidade
decrescente com o aumento da temperatura. A temperatura em que solução aquosa enevoa por
causa da insolubilidade do surfactante é referido como o ponto de nuvem.
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Alquilamidas de ácidos graxos: Estes surfactantes tem a estrutura RCON(CH 2 CHOH) 2
(dietanoletamida) e RCONHCH 2 CHOH (monoetanolamida). Monoetanelamidas são usualmente
incorporada em detergentes de lavandaria enquanto que dietanolamidas são usados em tarefas
leves e detergentes de lava-loiça bem como em champôs. A sua maior função é em impulsionar a
espuma e suspensão do solo.
Catiónicos
Uma vez que as moléculas de surfactante tem uma carga positiva, sua absorção reduz o potencial
negativo de zeta de sólidos presentes em soluções aquosas. Eles, portanto, reduzem repulsões
mutuas incluindo aquelas entre solos e fibras. Uso excessivo causa reversão da carga com efeitos
adversos. Eles não são usados para o único propósito de remoção de solo porque a reversão da
carga na direcção do potencial Zeta Negativo ocorre durante a subida, causando previamente
remoção do solo para ser atraído ás fibras. Eles são usados para efeitos especiais por exemplo
como agentes antiestáticos, amaciador de tecidos e como microbicidas.
Compostos quaternários de amónio (QAC) R’R”N(CH 3 ) 2 Cl estão entre os mais alargadamente
usados detergentes Catiónicos. QAC R’HN(CH 3 ) 2 Cl tendo uma única cadeia longa alifática possui
propriedades bacteriológicas. Compostos quaternários de amónio tais como dialquildetilcloreto de
amónio possuindo duas cadeias alifáticas são usados como amaciadores têxteis para ambos usos
domésticos e industriais.
Uma vez que catiónicos mostram um comportamento oposto aos dos aniónicos, os dois são
incompatíveis. Eles são incompatível com agentes antibacteriais aniónicos tais como
hexaclorofeno mas são compatíveis com germicidas Catiónicos tais como mercuriais. surfactantes
não-iónicos são mais tolerantes dos Catiónicos que os Aniónicos.
Anfótericos
Estes surfactantes possuem ambos
grupos Aniónicos e Catiónicos na mesma molécula.
Anfótericos mostram as propriedades de Aniónicos á pH alto e aquelas dos Catiónicos á baixo pH.
Eles são portanto compatíveis com tanto surfactantes Catiónicos ou Aniónicos. Eles são usados
para superar os problemas associados com altos níveis de electrólito e corrosão. Eles também
tem outras propriedades interessantes tais como:
1. Propriedades espumantes excelentes e dispersão de sabão.
2. Propriedades antistáticas
3. Amaciador têxtil
Eles incluem ácidos dicarboxilicos tais como RN(CH 2 COOH). Ácidos alquilaminopropranoico tem
propriedades antistaticas e amaciamento de cabelos.
N-alquilbetais RN+ (CH 3 ) 2 CH 2 COO-. Estes são raramente usados por que eles são caros.
Construtores
Estes são usados para suportar a acção detergente e para lidar com o problema da dureza da
agua causada pela presença de iões de cálcio e magnésio. Eles incluem os alcalóides, agentes
complexantes e permutadores de iões.
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Agentes branqueadores
Lixívia aumenta a reflectância da luz visível à custa da absorção. Ela envolve a remoção ou
mudança de tintas e solo por meios mecânicos e/ou físicos. Peróxido de hidrogénio é o principal
agente branqueador. O perborato de sódio NaBO 3 é incorporado em detergentes como uma fonte
de peróxido de hidrogénio.
6.8.4. Fabrico de Detergente em Pó
Detergentes em pó são produzidos por spray drying, aglomeração, mistura seca ou combinação
destes métodos.
No processo spray drying, ingredientes seco e liquido são primeiro combinados em um lama, ou
suspensão grossa, em um tanque. A lama é aquecida e depois bombeada para o topo de uma
torre onde é pulverizados através de bocais sobre alta pressão para produzir pequenas gotinhas.
As gotas caem através de uma corrente de ar quente, formando grânulos ocos quando vão
secando. Os grânulos secos são coleccionados do fundo do spray drier onde eles são rastreados
para atingir uma tamanho relativamente uniforme. Depois dos grânulos terem sido arrefecidos,
ingredientes sensíveis ao calor tais como lixívia, enzimas e fragrância que não podem resistir á
altas temperaturas no spray drier são adicionados. Spray drying tradicional produz relativamente
pós de baixa densidade. Nova tecnologia tem permitido a industria de sabão e detergente a
reduzir o ar dentro dos grânulos durante o spray drying para atingir maiores densidades. Os pós
de alta densidade podem ser empacotados em mais menores pacotes do que eram necessários
anteriormente.
Aglomeração, que leva á pós de maiores densidades, consiste em mistura de matérias-primas
secas com Ingredientes líquidos. Ajudado pela presença de um liquido fichario, circulante ou
misturador tesoura faz com que os Ingredientes colidir e aderir uns aos outros, formandos maior
partículas.
Mistura seca é usado para misturar matéria prima seca. Pequenas quantidade de líquidos podem
também ser adicionados.
6.8.4. Fabrico de detergente por spray drying
Etapa 1 – Fabrico de lama
Os ingredientes primos sólidos e líquidos são alimentados em um largo tanque conhecido como a
misturador de lama ou clutcher. Enquanto os ingredientes são adicionados, a mistura aquece
como resultado de duas reacções exotérmicas: a hidratação de tripolifosfato de sódio e a reacção
entre soda caustica e Acido alquilbenzenosulfonico linear. A mistura é então aquecida ainda mais
até cerca de 85°C e agitado até ela formar uma lama homogénea.
Etapa 2 - Spray drying
A lama é purgada em uma câmara de vácuo e então separada por um atomizador em gotículas
finamente divididas. Estas são pulverizadas em uma coluna de ar á cerca de 425°C, que seca-as
instantaneamente. O pó resultante á conhecido como “pó base” de onde outros produtos são
feitos. Os ingredientes normalmente encontrados no pó base e as suas funções são mostrados na
tabela 6.1.
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Etapa 3 – Doseamento Posterior
Outros ingredientes são adicionados, e o ar insuflado através da mistura em um fluidiser para
mistura-los em um pó homogéneo.
Fig. 6.4. Fabrico de detergente por spray drying
Tabela 6.1. Ingredientes do Pó base e suas funções
Ingredientes
Funções
Tripolifosfato de sódio (STP)
Amaciador de agua, Tampão de pH (para
reduzir alcalinidade)
Sulfato de sódio
Agente de volume e fluxo livre
Sabão macarrão
provoca o colapso rápido da espuma durante o
aumento
Zeólito
Amaciador de agua (absorve Ca2+ e Mg2+) em
países onde STP não é usado; agente
granulante para detergentes concentrados
Carboximetilcelulose de sódio
Aumenta
a
carga
negativa
das
fibras
celulósicas tais como algodão e seda artificial,
fazendo eles para repelir as partículas de
sujidade (que são positivamente carregada)
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6.8.5. Fabrico de Detergente Liquido
Detergentes de lavandaria podem ser também fabricados em forma liquida. Um processo típico é
como o seguinte:
Etapa 1 – Fabrico de sabão
O sabão é feito pela neutralização de ácidos graxos com ou soda caustica ou hidróxido de
potássio.
Etapa 2 - Mistura de Ingredientes
Todos os outros ingredientes excepto enzimas são adicionados e misturados. A temperatura é
aumentada visto que pode ser preciso dissolver os ingredientes.
Etapa 3 – Adição de enzima
A mistura á arrefecida e moída, e as enzimas adicionadas em forma de pó.
Tabela 6.2. Alguns ingredientes de detergentes de lavandaria líquidos e suas funções.
Acido alquilbenzenosulfónico (LAS)
Surfactante é o principal ingrediente activo
Solução de soda caustica
Neutraliza o LAS
Dietanolamida de coco ou um álcool etoxilato Detergente não-iónico e formador de espuma
grado
Fluorescência
Absorve a luz UV e emite a luz azul causando
envelhecimento do algodão para aparecer
branco invés de amarelo.
Agua
Dissolve vários ingredientes, fazendo eles
misturar melhor.
Cinzas de soda ( Na 3 CO 3 anidro)
Mantém o pH á 9.0-9.5. Isto garante óptima
função
do
detergente.
Também
forma
carbonatos insolúveis com Ca e Mg, então
actua como um amaciador de agua.
Alvenjante (usualmente perborato de sódio Branqueia e remove manchas sem estragar as
Na 3 BO 3 )
corantes de cor rápida. Perborato de sódio
quebra á alta temperatura para libertar H 2 O 2
que funciona desta maneira.
Activador
de
branqueamento
(ex. Catalisa a quebra do perborato de sódio á
tetraacetiletilenodiamina)
baixas temperaturas
Enzimas (ex. Protease alcalina)
Protease alcalina quebra as proteínas nas
condições alcalinas criadas pela cinza de soda,
ajudando a remover as manchas.
Cor e perfume
Criam
produtos
mais
esteticamente
prazerosos.
Preservativos, ex. formalina
Protege o produto de ataques microbiais
6.8.6. Empacotamento
Detergentes, incluindo limpadores domésticos, são empacotados em caixas de cartão, garrafas,
maletas, sacos ou batas. O material de empacotamento e contentores são seleccionados com
base na compatibilidade e estabilidade do produto, custo e segurança do pacote, impacto nos
resíduos sólidos, apelação da prateleira e facilidade de uso.
6.8.7. Papel do Laboratório
O laboratório monitora a formulação e especificação do produto desta matéria prima até o produto
acabado. Muitos sabões são formulados localmente e o laboratório testa um intervalo de
formulações para estabilidade e pratica de fabricação. As formulações triviais são envelhecidas
em um fogão morno para simular um par de anos de vida de prateleira, depois verificam a perca
ou alteração do perfume, odor base, estabilidade da cor e qualquer ranço geral. Formulações são
também verificada para efectividade de custos, e sabões são frequentemente reformulados por
consideração de custo e fornecedor. Quando uma nova formula ter sido acordada, o laboratório irá
estabelecer as especificações que o sabão acabado e as suas etapas intermediarias devem
atingir. Estes podem ser cor, odor, humidade ou concentração dos electrólito, ou concentração de
impurezas ou aditivos. Estas especificações são também constantemente sendo revistas
conforme a produção do equipamento é melhorada, ou demanda do consumidor muda.
O laboratório estabelece todas especificações para matéria prima a ser comprada. Estas
especificações tornam-se a base para um fornecedor cotar. Os materiais são constantemente
testado contra estas especificações, tanto na base de transferência ou tamanho da lote do
fornecedor. Em alguns casos, a planto de fabrico é inspeccionada e aprovada, e se o fornecedor
pode validar o seu processo, então a necessidade para mais rotinas ou testes caros pode ser
reduzido ou eliminado.
Em a maioria dos cases, testes de qualidade são realizados no processo, pelos operadores do
processo. Laboratório mantém amostras de todos os lotes de produto acabados por alguns
meses, tal que se existir uma queixa do consumidor, uma amostra original pode ser testada contra
o amostra defeituosa para determinar a causa da queixa.
Os testes levados a cabo para alguns produtos em particular são listados a baixo.
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Processo de Sabão por Lote
Os óleos de sebo e coco que chega, são testados para cor (depois de branqueamento) e
conteúdo de ácidos graxos livres. O sabão liquido puro é testado para alcalis livres, conteúdo de
sal e conteúdo de glicerol, enquanto o chips de sabão são testados para humidade e conteúdo de
ácidos graxos.
Detergentes em Pó
O laboratório testa para concentrações do detergente activo , tripolifosfato de sódio, humidade,
cinza de soda, enzimas e lixívia, e monitora as propriedades físicas como taxa de fluxo dinâmico,
compressibilidade, tamanho da partícula, cor e perfume.
Detergente liquido
O produto é tipicamente testado para viscosidade, pH, conteúdo de detergente cationico
(condicionador de tecido), conteúdo de enzima, condutibilidade (uma medida da estabilidade do
detergente), cor e perfume.
Questões Ambientais
Benzeno sulfonato de tetrâmero de propileno PT detinha um quase incontestável domínio de
ingrediente utilizado na operação de lavagem até o início de 1960. A volta deste tempo, ele foi
notado, no entanto, que problemas de tratamento de esgotos foram descobertos. A quantidade
espuma nos rios tinha aumentado e onde agua estava sendo tirada dos poços localizados perto
de pontos de descarga domestico, a agua tende a espumar quando vem vindo da torneira. Isto foi
atribuído a facto de sulfonatos de aquil benzeno baseado em propileno não são completamente
degradáveis pela bactéria naturalmente presente nos efluentes. Foi descoberto que ele eram uma
formação de cadeia ramificada de aquilbenzeno que dificulta o ataque pela bactéria. Foi provado
que alquilbenzeno linear é biodegradável. Muitos países introduziram legislação proibindo a
descarga de material não biologicamente degradável em sistemas de esgotos. Isto promoveu a
mudança para o alquil benzeno linear(LAS) que tinha 10 por cento melhor detergência que o PT
sulfonato de benzeno em formulações para duras tarefas. Soluções de acido sulfónico
neutralizado tem uma menor viscosidade, uma vantagem quando o produto foi spray-dried para
um pó. No entanto, pós feitos de LAS tornam-se pegajosos e perdem as suas características
defluxo livre.
Tendo aplicado com êxito o problema da biodegradação, a indústria enfrentou um novo ataque.
Parecia que em certos lagos e charcos, algas começaram reproduzir á uma taxa sem
precedentes. Isto foi culpado ao uso extensivo de fosfatos em forma de tripolifosfato de sódio. O
termo eutroficação, significando nutrição por meios químicos, tem sido aplicada para este
fenómeno. Este problema foi agravado pelo aumento concorrente em uso de fertilizantes fosfato,
que também encontram o seu caminho para os sistemas naturais de agua. Com a grande
preocupação internacional com ecologia, a industria detergente está procurando por um substituto
eficiente para o tripolifosfato de sódio. NTA (Acido nitrilo triacetico) tem um melhor agente de
sequestro que o tripolifosfato mas tem nenhuma das outras propriedades exibidas pelo fosfato. No
entanto, NTA contem nitrogénio que é de novo um bom fertilizante e nutriente para algas.
Page 161
Os três principais componentes do sabão por ambos custos e volume são óleos, soda caustica e
perfumes. Óleos e perfumes são imiscíveis com agua e então, os seus derrames criam problemas.
Portanto, transporte seguro e confinamento de matéria prima, e minimização de perdas durante o
fabrico é essencial.
O fabrico de detergente em pó tem algumas questões ambientais especificas, nomeadamente
controle de poeiras e emissão de matéria orgânica volátil. Poeira presente durante a entrega e
transferência de detergente em pó a granel é um potencial problema. Equipamento de recolha de
poeira é portanto necessário em grandes fabricos de detergentes em pó. A torre de spray dryier
também liberta orgânicos voláteis. daí a necessidade de adicionar os ingredientes capazes de
liberar matéria volátil perigosa somente após o secador spray. Também é necessário realizar
controlos do teor de hidrocarbonetos totais de gases de escape.
Avaliação Formativa
1. Distingue entre a fermentação microbial e a enzimática.
2. Quais factores fazem a fermentação atractiva como uma rota de fabrico químico?
3. Discute como os seguintes factores afectam a fermentação
a. pH
b. Temperatura
4. Explica o papel tomado por varias enzimas e microrganismos na fermentação que usa o
amido como substrato.
5. Descreve as condições de fermentação usadas no fabrico de
a. Etanol
b. Penicilina
6. Explica como antibióticos trabalham e o papel que eles tomam no melhoramento da saúde
humana.
7. Escreve notas curtas no uso de aspirina.
8. Descreve os passos que vem depois da saponificação na produção de sabão do banho.
9. Qual é a função dos seguintes ingredientes num detergente em pó:
a. Fluorescer
b. Branqueador
c. Carboximetil de celulose e sódio
10. Explica porque tetramo propileno benzeno foi substituído pelo sulfanato de alquilbenzeno
linear (LAS)
Pratica
Desenha os digramas de bloco para os seguintes processos:
1. Produção de penicilina
2. Fabrico de sabão
3. Purificação de glicerol
Page 162
XV. Síntese do Modulo
Este é o único modulo da industria química de todo curso de química. Existem seis unidades neste
modulo. A primeira unidade cobre as definições, classificações, entradas e saídas de uma
industria de fabrico e da industria química em particular. O uso de diagramas de fluxo para
suplementar a descrição do processo químico e como ferramentas para calcula coes de balanço
de matéria é apresentado.
A segunda unidade lida com unidades operacionais e unidades de processamento que são os
blocos do edifício do processo químico. Incluída nesta unidade estão a redução de tamanho,
lidando com unidades de operações com separações de materiais e reacções químicas
importantes. Este conhecimento prepara você para o estudo do processo industrial.
Na unidade 3, nós aplicamos o conhecimento na unidade de operações
e unidade de
processamento no estudo da metalurgia extractiva e em particular no fabrico do ferro, cobre e
alumínio. A quarta unidade é também na química inorgânica industrial e lida com o fabrico de seis
químicos básicos nomeadamente, hidróxido de sódio e cloro, amónia, acido sulfúrico, fertilizante e
cimento.
Na quinta unidade é uma das duas unidades lidando com os processos da industria orgânica.
Processamento de petróleo, fabrico e usos de alguns petroquímicos e polímeros são
apresentados. Estes são anidrido ftálico e ácido adípico, polietileno e borracha estireno-butadieno
respectivamente.
A 6ª e ultima unidade no modulo focaliza em alguns produtos orgânicos , alguns dele produtos da
fermentação. Estes são etanol e penicilina. Aspirina é também coberta sobre farmacêuticos. Nós
fechamos o modulo com o estudo da produção de sabão e detergente.
Page 163
XVI. Avaliação Sumativa
1. Acido residual do processo de nitração tem a seguinte composição % por peso:
HNO 3
23
H 2 SO 4
57
H2O
20
O acido é concentrado para:
HNO 3
27
H 2 SO 4
60
H2O
13
Pela adição de 93% m/m de ácido sulfúrico e 90% m/m de ácido nítrico. Use o balanço
material para calcular a quantidade de ácido residual, acido sulfúrico e acido nítrico
necessário para produzir 100kg de nitração de ácido concentrado.
2. Como são as partículas feitas hidrofóbicas para o propósito da flotação?
3. Explique o seguinte no diz respeito a polimerização de radical livre:
i.
Iniciação
ii.
Propagação
iii.
Terminação
4. Quais são as vantagens e desvantagens de polimerização por emulsão?
5. Liste 10 razoes por que o alargamento do tamanho do material é feita na industria.
6. Escreve as equações de forno de fundição para:
i.
Redução de minério de ferro
ii.
Reacções de combustível
iii.
Formação de escória
7. Descreve o processo de electrólise de alumínio de Hall-Heroult.
8. Explica como é produzida a bolha de cobre.
9. Descreve as reacções que tomam lugar em uma fornalha de cimento á varias
temperaturas.
10. Desenhe diagramas para ilustrar células de mercúrio, diafragma e membrana como
usadas no fabrico de cloro e hidróxido de sódio. Quais são as vantagens da célula
diafragma sobre a célula de mercúrio?
11. Explica porque no processo Haber, a temperatura é aumentada invés de diminuída de
acordo com a previsão pelo princípio de Le Chatelier. porque é necessário remover
compostos de enxofre do matéria prima?
Page 164
12. Converter trioxido de enxofre em ácido sulfúrico não pode ser feita por simples adição de
água no trioxido de enxofre. Porque?
13. Explique usando equações, como fertilizantes super-fosfatos e triplo fosfato é feito.
14. Discute o termo “número octano” e explique porque iso-alcanos são mais preferidos do
que os n-alcanos para uso como combustíveis de motores de combustão interna?
15. Descreve como anidrido ftálico é fabricado.
16. Explica o papel de vários ingredientes usado na polimerização emulsão de estireno e
butadieno para fazer o polímero SBR.
17. Como são os seguintes produtos recuperados dos resíduos da sua respectiva
fermentação:
i.
Etanol
ii.
Penicilina
18. Descreve usando equações o processo de fazer aspirina.
19. Descreve como a saponificação é feita durante o fabrico de sabão. Como é a glicerol
recuperada das lixívias?
20. Como são feitos os detergentes em pó?
Page 165
XVII. Referências
George T. A. (1977). Shreve’s Chemical Process Industries. 5a edição. Edição McGraw-hill
International. Series de engenheira química. Singapura.
Chang R. e Tikkanen W. (1988) O top cinquenta da industria química. Casa Random . Nova York
Price R.F. e Regester M.M.(2000), WEFA Industrial Monitor, 2000-2001, Jonh Wiley & Sons Inc.,
New York.
Chang R. (1991). Chemistry, 4th Edition, McGraw-Hill Inc. New York.
Shukla S. D. e Pandey G. N, (1978). Um Manual de Tecnologia Química. Vol.1
(Inorgânica/Orgânica). Vikas Publising House PVT Ltd. Nova Deli.
Stephenson R. M. (1966). Introdução ás industrias de química industrial, corporação Reinhold
Publishing, Nova York.
Groggins P.H. (1958). Unidade de processamento em Síntese Orgânica. , 5a edição, Companhia
de Livros McGraw-hill, Nova Deli.
Das R. K. (1988) química industrial: metalurgia, Kalyani Publishers, Nova Deli
Gerhartz, W. (editor), (1987). Enciclopédia de Química Industrial do Ullmann. Vol A8, 5a edição,
VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim
Clearing House for Inventories and Emissions, U.S.A. Environmental Protection Agency, Organic
Process Industry AP. 42, Vol.1, 5th edition
Underkoffer L. A., Hickey R.J. (1954) Fermentação Industrial Vol.I Chemical Publishing Co. Inc.
Nova York.
Price R. F. and Regester M. M. (editors), (2000). WEFA Industrial Monitor 2000-2001 Jonh Wiley &
Sons, Inc. New York.
Page 166
XVIII. Registos do Estudante
Nome do ficheiro EXCEL: Registos de grau do Estudante
Nome do estudante
Pontuação em Pontuação em Pontuação em Pontuação em
Aprendizado
Aprendizado
Actividade 1
(10%)
Aprendizado
Actividade 2
(10%)
(10%)
Aprendizado
Actividade 3
(10%)
(10%)
XIX. Principal Autor do Modulo
Dr. Helen Njeri Njenga
Email: [email protected]
Data de nascimento: 2 de Novembro de 1952
Estado civil: Solteira e mãe de duas filhas e dois filhos.
Formação académica
B.SC em Química; Universidade de Nairobi, Quénia (1977)
M.Sc. em Engenheira Química, Universidade de Dar es Salaam, Tanzânia (1979)
PhD. Em Engenheira Química, Universidade de Wales, Reino Unido (1991)
Dr. Njenga trabalhou como Oficial Principal de Pesquisa em Pesquisa Industrial de Quénia e
Instituto de Desenvolvimento (sigla inglesa KIRDI) antes de se juntar o Departamento de Química ,
Universidade de Nairobi onde ela teve um papel chave no desenvolvimento e lançamento do
Programa do grau Bacharel de Ciências em Química Industrial. Ele tem ensinado vários cursos
neste departamento e é actualmente a Cabeça Temático do sector de química industrial.

Quimica Industrial

Transcrição

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