Helio-5EY

Prévia do material em texto

Processo Industrial de 
Obtenção do Hélio
Gabriel Garcia Gomes - RA: 2418151
Beatriz de Oliveira Mota - RA: 2418193
Luisa Pergolizzi Miranda de Castro - RA: 2418210
Luis Ernani de Castro Carvalho - RA: 2418212
Cauê Santos - RA: 2418262
João Victor Brito Santos - RA: 2418271
Turma: T5EY
Propriedades do Hélio
● Número atômico = 2 Pertence à família dos gases nobres
● Nas condições ambientais, é encontrado na forma de gás 
● Massa molar: 4,0026 g/mol
● Distribuição eletrônica: 1s2
● Densidade: 0,0001785 g/cm3
● Ponto de fusão: – 272,12 ºC
● Ponto de ebulição: – 266,934 ºC
Fluxograma de blocos
Matéria prima: 
Gás Natural Armazenamento
Preparação do 
Gás Natural
Destilação 
criogênica do 
Hélio
Purificação do 
Hélio Gás Hélio
Fluxograma de processos
Fluxograma de processos (parte 1)
Fluxograma de processos (parte 2)
Fluxograma de processos (parte 3)
https://youtu.be/S4W7ghsOGrQ
https://youtu.be/S4W7ghsOGrQ
Fluxograma de processos (parte 4)
Reações envolvidas
Dado que o Hélio é um gás nobre, na prática não participa das reações 
químicas.
Porém no processo a única reação química que é realizada ocorre na 
coluna de absorção. Onde a etanolamina é empregada no processo com 
função de retirar o CO2 de acordo com a seguinte reação: 
𝐶𝑂2 + 𝑅𝑁𝐻2 ↔ 𝑅𝑁+𝐻2𝐶𝑂2 −
Exemplos de otimização do processo
Envolve principalmente a 
relação entre o custo de 
materiais e a energia 
necessários para o 
funcionamento dos 
equipamentos do processo
Pode ser feita pontualmente através de 
mudanças em três equipamentos que 
desempenham funções essenciais na 
produção do Hélio, ou seja, a otimização 
deve ser feita no trocador de calor, no leito 
catalítico e no tanque pulmão.
Exemplos de reaproveitamento de resíduos e efluentes do processo
Durante a obtenção do Hélio é gerado resíduos que podem ser reaproveitados em outras partes 
produtivas da indústria. 
● Enxofre Sólido Elementar: É um sólido amarelo que possui um alto grau de pureza, acima de 
99%. Sendo assim ele possui diversas aplicações na indústria, desde o uso do ácido 
sulfúrico 𝐻2𝑆𝑂4 na produção de fertilizantes, papéis, vulcanização de borracha até no uso de 
sulfitos (𝑆𝑂3
−2), utilizado no branqueamento de papel e como conservantes de bebidas 
alcoólicas. Também possuindo outras derivações do enxofre para usos fármacos. 
● Gás de Síntese: É um composto por uma mistura volumétrica de 50% H2, 40% CO, 5% CO2 e 5% 
N2. O gás de síntese proveniente de matérias primas renováveis representa uma fonte 
potencialmente crescente de combustíveis limpos, assim como para a síntese de produtos 
químicos, sendo um combustível isento de poluentes atmosféricos, apresenta uma vasta aplicação, 
podendo então ser um resíduo da produção de Hélio a ser reutilizado tanto na área industrial, 
quanto na área de pesquisa e desenvolvimento. Muitas tecnologias foram desenvolvidas para o 
aproveitamento de seu potencial como insumo petroquímico. Utilizando diferentes catalisadores, é 
possível sintetizar diversos produtos, tais como: metanol, amônia, etanol, gasolina, olefinas e entre 
outros. Além disso, a partir desses produtos também é possível gerar outros, por exemplo, a partir 
do metanol pode-se produzir DME, olefinas, gasolina, ácido acético, entre outros.
Aplicações
● As principais aplicações do Hélio são:
○ Ressonância magnética, para o resfriamento do imã que mantém as 
temperaturas externas baixas para o bom funcionamento do equipamento; 
○ Pressurização de tanques e tubulações de foguetes e satélites e resfriamento 
destes; 
○ Na indústria eletrônica, onde é empregado na purga, têmpera, pulverização 
catódica, detecção de vazamento e decapagem; 
○ Utilizado no controle da temperatura da água durante os processos críticos de 
deposição e para resfriar as ferramentas após passarem por etapas de limpeza 
em alta temperatura; 
○ Em pesquisas laboratoriais devido ao alto grau de pureza; 
○ Detecção de vazamento, 
○ Enchimento de balões tanto recreativos, quanto balões de meteorologia e 
pesquisas.
Informações de empresas
O mercado de Hélio está geograficamente localizado na América do Norte, Europa 
Ocidental, Ásia-Pacífico, Europa Oriental, América do Sul e Oriente Médio e África, onde 
apenas a Ásia-Pacífico corresponde a cerca de 40% do mercado.
Principais fabricantes
Principais fabricantes no Brasil
Curiosidades
Durante a Primeira e Segunda 
Guerra Mundial, o hélio, por ser mais leve 
que o hidrogênio, foi utilizado como um 
produto para inflar as rodas dos aviões, 
permitindo que fosse levado uma 
quantidade maior de combustível 
durante as viagens. E então após a 
Segunda Guerra a produção de hélio 
aumentou e hoje temos os países que 
com maior reserva de hélio que são: 
Estados Unidos, Polônia e Canadá
A explicação para a afinação da voz quando 
respiramos o gás hélio pela boca, é explicado por 
dois motivos (1) o primeiro ligado a lei da física na 
qual se trata que quanto mais denso a molécula 
menor será sua velocidade; (2) motivo pelo qual 
isso ocorre, explicado pela física acústica esse 
acontecimento, como falado anteriormente o gás 
hélio por ser um gás mais leve que o ar, logo a 
sua velocidade será maior, consequentemente a 
frequência (v=1/f) que se propaga no ar será 
maior. 
Utiliza-se o gás hélio na saúde 
para tratar doenças respiratórias, 
por exemplo, asma e enfisema. 
Além disso, o hélio líquido permite 
o funcionamento da ressonância 
magnética que avançou muito o 
diagnóstico de doenças. Bom, sem 
o resfriamento dos ímãs 
supercondutores não seria possível 
fazer uma análise de ressonância.
Curiosidades
Mergulhadores utilizam cilindros com gás 
hélio para substituir o nitrogênio e assim 
evitar a narcose de nitrogênio, também 
conhecida como embriaguez das 
profundezas. A narcose deixa a pessoa 
tonta ao sair da água, muito parecido 
com sintomas de embriaguez.
A maior parte do hélio se encontra 
na Terra, com cerca de 8 partes por 
bilhão e 23% em massa no sistema 
solar.
O nome hélio vem de "Hélios", o 
deus grego do Sol. Isso porque foi 
na estrela central do Sistema 
Solar, que astrônomos 
descobriram o elemento químico, 
na década de 1860.
Dúvidas?
Referências bibliográficas
HOW PRODUCTS ARE MADE. Helium. Disponível em: 
<http://www.madehow.com/Volume-4/Helium.html#:~:text=Helium%20is%20generated%20underground%20by,the%20nuclei%20of%20helium
%20atoms.&text=Helium%20can%20also%20be%20produced,and%20separating%20the%20component%20gases>. 
GÁS Natural. [S. l.], 2020. Disponível em: http://www.tbg.com.br/pt_br/o-gasoduto/gas-natural/aplicacoes.htm. 
GÁS Natural. [S. l.: s. n.], 2002. Disponível em: 
https://books.google.com.br/books?id=pKvssb_3DWUC&printsec=frontcover&hl=pt-BR#v=onepage&q&f=false. 
FERREIRA, Victor. Enxofre. [S. l.], 2020. Disponível em: https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/enxofre.htm. 
ENXOFRE. [S. l.], 6 jul. 2020. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Enxofre#:~:text=%C3%A1tomos%20de%20enxofre. 
ENXOFRE. [S. l.], 22 mar. 2017. Disponível em: https://quiprocura.net/w/2017/03/22/enxofre-aplicacoes/. 
ESTUDO de catalisadores metálicos suportados em argilas naturais pilarizadas para a produção de metanol e dimetil éter a partir das reações 
de hidrogenação do CO e CO2. 2016. Tcc (Doutorado) - Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo, [S. l.], 2016.
PIASECKI , MATHEUS. PLANEJAMENTO E PROJETO DE UMA INDÚSTRI A DE HIDROGÊNIO E HÉLIO. 2016. Avaliação (Graduação) - 
UNIVERSIDADE ESTADU AL DO OESTE DO PARANÁ, [S. l.], 2016.
https://www.prnewswire.com/news-releases/global-helium-markets-2015-2019--2020-2030---companies-should-invest-in-equipment-technol
ogies--processes-to-limit-toxic-levels-and-chemical-concentrations-301005162.html
http://www.helium-one.com/helium/description-of-helium/