Gases Industriais e suas Aplicações

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INSTITUTO FEDERAL DE SÃO PAULO
CAMPUS SUZANO
GASES INDUSTRIAIS
PROCESSOS INORGÂNICOS
Profº Ulisses Brandão
BRUNO MOREIRA DE OLIVEIRA
LUCAS DANTAS SANTANA
PATRICIA DOS SANTOS LISBOA
THAIS AZEVEDO TEIXEIRA
INTRODUÇÃO
Grupo de gases com grande aplicabilidade em processos físico-químicos, portanto, insumos empregados em larga escala nas indústrias.
Gases Industriais
Gases Medicinais
Gases Especiais
Oxigênio, óxido nitroso, argônio, hidrogênio, dióxido de carbono
Oxigênio, óxido nitroso, misturas binárias, misturas terciárias
Alta pureza, hélio, reativos, misturas
Derivado do fracionamento do ar: N2, O2, Ar
Derivados de processos químicos: CO2, Acetileno, H2, derivados de N e S.
APLICAÇÕES DO OXIGÊNIO
INDÚSTRIA METALOMECÂNICA
A maior parte do O2 é utilizada na fabricação de aço junto com o ferro. Sozinho o oxigênio não é inflamável, mas ele ajuda a alimentar a combustão, unido ao acetileno gera chama com poder de cortar metais e fundir metais para realizar solda. 
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
Na forma de ozônio, é usado no processamento de alimentos devido ao seu alto poder de desinfecção e sua capacidade de rápida degradação. O ozônio melhora a qualidade e realça o sabor da maioria dos alimentos perecíveis, pois oxida os pesticidas e neutraliza os gases de amônia e etileno produzidos durante os processos de amadurecimento e decomposição.
INDÚSTRIA DE BEBIDAS
É utilizado na rinsagem de embalagens como latas e garrafas antes destas receberem o produto a ser envasado, garantindo sua assepsia e a vida útil, pois ocasiona reações químicas de oxidação, permitindo a extinção e inativação de bactérias e vírus.
APLICAÇÕES DO NITROGÊNIO
INDÚSTRIA QUÍMICA
Na indústria química, é usado para diluir gases reagentes, para aumentar o rendimento de algumas reacções, para diminuir o risco de fogo ou explosão de certas reações ou, ainda, para evitar a oxidação, decomposição ou hidrólise de reagentes ou produtos.
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
Modificar a composição da atmosfera interna de uma embalagem, retirando o oxigênio e substituí-lo pelo gás inerte: o nitrogênio. Isso garante que a maturação de frutas e legumes seja retardada. Além disso, reduz a respiração e as taxas de produção de etileno, e várias
mudanças de composição associadas à maturação podem ser postergadas.
INDÚSTRIA PETRÓLEO E GÁS
É usado na estimulação de poços, na injeção e em testes de pressão, na recuperação avançada de petróleo, na manutenção da pressão do reservatório, para preenchimentos de nitrogênio e como elevador de gás inerte. Além disso, pode ser usado para ajudar a impedir os gases inflamáveis de entrarem em ignição e proteger tubulações da corrosão.
PANORAMA DA PRODUÇÃO
White Martins, 2002
Em meados do século XVIII, o químico francês Antoine Lavoisier determinou a composição do ar pela primeira vez com exatidão.
Histórico
Através da calcinação do Mercúrio e formação do óxido de mercúrio, descobriu elementos que compunham o ar atmosférico e classificou então esses componentes como "ar vital“ e azoto.
Lavoisier aqueceu em recipiente fechado uma quantidade conhecida de ar, em contato com mercúrio. Após um tempo, o metal absorveu uma parte do ar existente e ficou coberto de placas vermelhas. O Químico então percebeu que aquilo era resultado da oxidação do metal e mediante novo aquecimento, houve a liberação de uma quantidade equivalente de oxigênio.
Histórico
Lavoisier
Em 1766 Cavendish isolou o hidrogênio, que chamou de "ar inflamável". Estudou também as propriedades do anidrido erminou a densidade de vários gases. Demonstrou que a água é composta de oxigênio e hidrogênio em proporções constantes e que o ar contém predominantemente oxigênio e nitrogênio, além de outros gases em pequenas proporções.
Histórico
Cavendish
Em 1836, Davy relatou que havia realizado vários de experimentos com o objetivo de obter potássio em grande escala, no entanto, em desses experimentos descobriu o acetileno, nome dado por Marcelin Berthelot, após 20 anos de sua descoberta.
Histórico
OBTENÇÃO DOS GASES ATMOSFÉRICOS ISOLADOS
PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DO AR 
Fornecimento em grande escala
Esta modalidade é usada no abastecimento de grandes quantidades, superiores a 100 toneladas por dia. Os gases são fornecidos aos clientes na forma gasosa, por meio de tubulação, ou de uma unidade localizada na fábrica (On-Site) ou próxima à unidade de produção do cliente. Este tipo de distribuição é mais utilizado para os gases oxigênio, nitrogênio e hidrogênio e também para monóxido de carbono, demandados em grandes quantidades por muitas indústrias, como siderúrgicas, químicas, de refino e de celulose.
ARMAZENAMENTO E DISTRIBUIÇÃO
Fornecimento em cilindros (packaged)
Nesta modalidade, os gases são transportados de forma comprimida, em estado gasoso e em cilindros, e fornecidos aos clientes cujas demandas são menos expressivas. Os gases podem ser inseridos em cilindros nas proximidades das unidades de produção ou podem ser transportados para centrais de preenchimento e distribuição, onde são transformados em gases comprimidos para transporte. O volume mais comum de cilindro é de 50 litros de gás.
ARMAZENAMENTO E DISTRIBUIÇÃO
ARMAZENAMENTO E DISTRIBUIÇÃO
(ABNT NBR 121276)
Fornecimento a granel
As vendas a granel são realizadas para clientes que demandam até 100 toneladas de gás por dia, que são transportadas na forma líquida pelo modal rodoviário ou ferroviário. A liquefação ocorre em unidades específicas, normalmente localizadas nas proximidades da unidade central de produção de gases, para evitar o custo de transporte. Esse fornecimento também inclui a produção de gases industriais em pequenas unidades On-Site. Os dois principais gases fornecidos a granel são o nitrogênio e o oxigênio líquido, mas essa categoria inclui também argônio, dióxido de carbono e hidrogênio.
ARMAZENAMENTO E DISTRIBUIÇÃO
OBTENÇÃO DOS GASES ATMOSFÉRICOS ISOLADOS
Adsorção
OBTENÇÃO DOS GASES ATMOSFÉRICOS ISOLADOS
Processo Químico
OBTENÇÃO DOS GASES ATMOSFÉRICOS ISOLADOS
Membranas Poliméricas
A REFORMA A VAPOR DE METANO 
PROCESSO DE GERAÇÃO DO HIDROGÊNIO
1.Pré- tratamento
2.Absorção de CO2
3.Reforma a vapor
ESQUEMA DO PROCESSO DE REFORMA A VAPOR DE METANO (ARMOR, 1999) 
Vantagens 
Barato;
Eficiente;
Mais utilizado mundialmente.
Desvantagens
Dependente de combustíveis fósseis.
HIDROGÊNIO VERDE
USINA DE HIDROGÊNIO
Desafios do uso do Hidrogênio no Brasil
Custos;
Equipamentos;
Concorrência;
Normatização;
Inovação Tecnológica
Hidrólise Alcalina com Alumínio Secundário - Lata de alumínio
Um dos métodos mais usados na obtenção de hidrogênio é a reação de um álcali com alumínio, pelo caráter anfótero;
A geração de hidrogênio pela divisão dos átomos que formam a água impulsionada pela reação de hidrólise do alumínio vem sendo muito pesquisada pela comunidade científica;
O interesse é devido a simplicidade da reação e baixo custo do material alumínio;
Inovação Tecnológica
Hidrólise Alcalina com Alumínio Secundário - Lata de alumínio
As possíveis reações da hidrólise do alumínio segundo Petrovic e Thomas (2008) são expressas nas equações seguintes: 
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 
2Al + 4H2O → 2AlO(OH) + 3H2 
2Al + 3H2O → Al2O3 + 3H2 
Inovação Tecnológica
Hidrólise Alcalina com Alumínio Secundário - Lata de alumínio
Algumas vantagens do uso do alumínio para fornecer energia primária por meio do hidrogênio são destacadas pelos pesquisadores Porciúncula et al. (2012): 
a) O subproduto Al(OH)3 junto com outros sais pode ser aplicado para tratamento de água como coagulante/floculante. 
b) Recuperação do alumínio a partir do Al(OH)3 por eletrólise ou outro processo conveniente; 
c) Obtenção do metal a partir de materiais recicláveis (alumínio secundário) de diferentes graus de pureza; 
REFERÊNCIAS
FERREIRA, Rose. PERSPECTIVAS DE FUTURO NO USO DO HIDROGÊNIO COMO RECURSO RENOVÁVEL NA MATRIZ ENERGÉTICA.Disponível em:< https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/36163/1/Perspectivas%20de%20futuro%20no%20uso%20do%20hidrog%c3%aanio%20como%20recurso%20renov%c3%a1vel%20na%20matriz%20energ%c3%a9tica.pdf> Acesso em: 16 de nov. 2021.
GOLOUBEV, Dimitri (Linde).Oxygenproduction for oxyfuelpowerplants. Workshop onOxyfuel - FBC Technology, 2012.
MATAGRANO, Henrique Borges de Cássia. Et. al. SIMULAÇÃO E ANÁLISE ECONÔMICA DE UNIDADE DE SEPARAÇÃO CRIOGÊNICA DO AR EM SEUS COMPONENTES PRINCIPAIS: ESTUDO DE CASO. Disponível em: https://app.uff.br/riuff/bitstream/handle/1/2143/TCC%20Henrique-Priscilla-Taline.pdf;jsessionid=19B312316D0268814C839E69C8A6C931?sequence=1> Acesso em: 15 de nov. 2021
PATERNINA, Berrocal, Guillermo José. DESENVOLVIMENTO DE CATALISADORES BASEADOS EM NÍQUEL E RUTÊNIO PARA A REFORMA DO METANO. Disponível em: < https://repositorio.ufba.br/ri/bitstream/ri/11735/1/TESE%20DOUTORADO%20-%20GUILLERMO%20P%20BERROCAL.pdf >. Acesso em: 19 de nov. 2021.
ROCHA, Vargas Fogaça, Jennifer. LAVOISIER – O PAI DA QUÍMICA MODERNA. Disponível em: < https://www.manualdaquimica.com/cientistas-que-contribuiram-para-quimica/lavoisier-pai-quimica-moderna.htm >. Acesso em: 19 de nov. 2021.
RODRIGUES, F. Nitrogênio industrial: quais são seus principais usos e como obtê-lo?. 2017. Disponível em: <https://eficienciaenergetica.atlascopco.com.br/principais-usos-nitrogenio-industrial/>. Acesso em: 17 nov. 2021.
SILVA, C. S. P et al. Gases Industriais: Transporte, manuseio, cuidados e análise de risco. Pesquisa e ação, 2019. Disponível em: <https://revistas.brazcubas.br/index.php/pesquisa/article/view/680/717>. Acesso em: 16 nov. 2021.
REFERÊNCIAS
SILVA, A. M. M.; GONÇALVES, A. A. Potencialidade do uso de água ozonizada no processamento de peixes. Acta of Fisheries and Aquatic Resources, v. 2, n. 1, 2014. Disponível em: <https://myozone.com.br/wp-content/uploads/2019/11/Potencial-de-%C3%A1gua-ozonizada-no-processamento-de-peixes.pdf> Acesso em: 16 nov. 2021.
SHREVE, R.N. Indústrias de processos químicos. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1977.
SOUZA, Roberta. ESTADO DO CEARÁ ASSINARÁ MAIS 5 CONTRATOS DE INVESTIMENTOS PARA O HUB DE HIDROGÊNIO VERDE. Disponível em: <https://clickpetroleoegas.com.br/estado-do-ceara-assinara-mais-5-contratos-de-investimentos-para-o-hub-de-hidrogenio-verde/ > . Acesso em: 19 de nov. 2021.
WHITE MARTINS. Um século da presença dos gases industriais no desenvolvimento do Brasil. 2012. Disponível em: <https://www.praxair.com.br/-/media/corporate/praxair-brazil/documents/news/wm-livro-100-anos-da-indstria-final.pdf>. Acesso em 16 nov. 2021.
WHITE MARTINS. BNDES financia com R$ 60,8 milhões expansão da White Martins no ES, SP e PE, 2002. Disponível em: <https://www.bndes.gov.br/wps/portal/site/home/imprensa/noticias/conteudo/20050627_not157_05.>. Acesso em 19 nov. 2021.