(20 10 16) aula 5 de emissoes terminal quimico

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UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA 
CONTROLE AMBIENTAL II 
 VOCs 
 compostos orgânicos voláteis 
Profª Eleni Stark Rodrigues 
Principais atividades: 
 Indústria química orgânica 
 
 Petroquímica 
 
 Refinarias 
 
 Terminais de armazenagem de produtos químicos líquidos 
a granel 
Terminais de armazenagem de 
produtos químicos líquidos a granel 
  PRINCIPAIS OPERAÇÕES 
 tanque tanque terminal; 
 tanque  navio-pier de atracação; 
 tanque  caminhão plataforma de carga e 
de descarga; 
 tanque  vagão – desvio ferroviário 
 Tanque entamboramento. 
 
Terminais de armazenagem de 
produtos químicos líquidos a granel 
 
PRINCIPAIS FONTES DE POLUIÇÃO DO AR 
 
Eleni Stark Rodrigues 
 
 
Carga/descarga de navios; 
Carga/ descarga de caminhões; 
Armazenagem em tanques; 
Transferência de produtos entre tanques; 
Desgaseificação de tanques; 
Abertura de tanques (medições, coleta de amostra, etc); 
 Introdução e retirada de “pigs” em linhas de transferência; 
Sopragem de linhas com ar comprimido ou nitrogênio; 
Conexão e desconexão de mangotes; 
Enchimento de tambores (entamboramento). 
 
Terminais de armazenagem de 
produtos químicos líquidos a granel 
 Cada tanque normalmente possui os seguintes acessórios: 
2 (duas) válvulas para entrada e saída de produto do tipo gaveta ou esfera “fire 
safe”; 
1 (uma) válvula de dreno do tipo gaveta ou esfera “fire safe”; 
3 (três) bocas de inspeção/medição, sendo duas laterais e uma no teto do 
tanque; 
1 (uma) válvula reguladora de nitrogênio; 
1 (uma) rede de hidrantes e lançadores de espuma; 
1 (uma) instrumentação de nível- sistema radar; 
1 (uma) instrumentação de pressão; 
1 (uma) instrumentação de temperatura; 
1 (uma) válvula de alívio e de pressão - PVRV 
 
Tipos de tanques 
 Tanques horizontais com teto fixo 
 Tanques verticais com teto fixo 
 Tanques verticais com teto flutuante externo 
 Tanques verticais com teto flutuante interno 
 Vasos cilíndricos 
 
 
Válvula de Pressão e Vácuo 
Blanketing – Sistemas de Segurança 
 Válvula Inertizadora 
 Válvula PSV 
 Válvula de 
Emergência 
Sistema de inertização 
 A inertização com nitrogênio 
evita que se forma a massa 
explosiva no interior do 
tanque. 
TUBULAÇÕE E MANGOTES – 
interface terminal- navio 
Modal de transporte ferroviário: 
Os principais métodos utilizados para 
carregamento de tanques de carga de 
caminhões, trens e embarcações são: 
 
 
 método de carregamento com tubo não submerso; 
 
 método de carregamento com tubo submerso; 
 
 e método de carregamento com tubo fixado no fundo 
do tanque de carga; 
 
 Balanço de vapor. 
 
As operações de carregamento 
dependem dos seguintes parâmetros: 
 
− Características físico-químicas do produto da última carga/descarga; 
 
− Método para descarregamento utilizado na operação anterior (ex.: se 
havia sistema de balanço de vapor); 
 
− Método para carregamento do novo produto; 
 
− Características físico-químicas do novo produto a ser carregado; 
 
− Temperatura ambiente. 
 
 
SOFTWARE 
Cálculo de emissões para carga 
e descarga de caminhões: 
 L= “Loading Loss” (perda por carregamento) - quantidade 
de produto orgânico emitido, em libras por 1000 galões 
(lb/103 gal) de líquido carregado; 
 S = Fator de saturação – dado pela tabela 1; 
 P = Pressão de vapor verdadeira do líquido carregado, 
em libras por polegada ao quadrado (psia) – obtida no 
anexo B ou tabela 2; 
M = Peso molecular do vapor, em libras por libra-mol 
(lb/lb-mol) 
 T = Temperatura do líquido carregado, em ºR (ºF+460). 
Emissões de VOCs fugitivas 
Emissões de VOCs fugitivas 
S = Fator de saturação 
Carregamento com tubo não submerso: 
 
 
 
O líquido é lançado no tanque num 
nível próximo ao topo. Isto causa 
grande turbulência e contato 
líquido/vapor, resultando em altos 
níveis de geração de vapores orgânicos 
e emissões. 
Carregamento com tubo submerso 
 
 
 
A extremidade do tubo é 
posicionada próximo ao fundo do 
tanque de carga, ficando 
mergulhado no líquido. Este é então 
carregado quase que sem 
turbulência, diminuindo em muito as 
emissões. 
Carregamento com tubo fixado no 
fundo do tanque 
Retorno de vapor em sistema 
fechado ou “gas balancing” 
Retorno de vapor em sistema 
fechado ou “gas balancing” 
Definir logísticas de armazenagem e transporte com 
apenas um produto, o que é denominado de 
“Serviço Dedicado”. 
 
Por exemplo: tanques dedicados apenas ao 
transporte de um produto retornam aos terminais de 
carga contendo em seu interior ar totalmente ou 
parcialmente saturado com vapores da substância 
da última carga. 
Propriedades físicos-químicos 
CONVERSÃO DE TEMPERATURA 
Calcule a emissão de VOCs da operação de 
carregamento de caminhões: 
 
Os dados são de uma indústria química cuja 
movimentação na ilha é de cerca de 99 mil 
toneladas de tolueno por ano. O método de 
carregamento é do tipo tubo submerso. 
 
Os dados utilizados nos cálculos foram: 
− Volume do tanque de carga = 30m3; 
− Densidade do Tolueno = 864 kg/m3; 
− Movimentação anual de tolueno = 99.000.000 kg ÷ 864 
kg/m3 = 114.583 m3 
− Temperatura do tolueno (T) = temperatura ambiente = 
538,5ºR (26ºC); 
− Peso molecular do vapor de tolueno (M) = 92,14 lb/lb-
mol; 
− Pressão de vapor do tolueno (P) = 0,58 psia; 
− Fator de Saturação (S) = 0,60 (para carregamento com 
tubo submerso, obtido na Tabela 1). 
 
TECNOLOGIAS ADOTADAS 
 adsorção em carvão ativado; 
 absorção; 
 condensação; 
 separação através de membrana seletiva; 
 Pós-queimador; 
 Linha de retorno de vapor aos tanques. 
Absorção 
  Neste processo, ocorre a separação de um ou mais 
componentes de uma mistura gasosa (gás inerte + 
soluto), onde as moléculas de VOCs contidos na 
corrente gasosa são dissolvidas, por transferência de 
massa, em uma corrente contendo um solvente líquido 
resfriado (absorvente). A força motriz para a 
transferência de massa é a diferença entre a pressão 
parcial do poluente na corrente de gás e a pressão de 
vapor (ou solubilidade) deste mesmo poluente na 
corrente líquida. 
Absorção 
 A tecnologia de absorção, apesar do seu uso já 
consolidado na indústria, possui alguns pontos 
negativos: 
a) É mecanicamente complexa, necessitando intensa 
manutenção; 
b) Não é apropriada para tratar correntes de vapor com 
diferentes compostos orgânicos em sua composição, pois 
é improvável encontrar um solvente líquido que absorva, 
de forma eficiente, diferentes substâncias; 
Separação por Membrana 
 Os compostos orgânicos são separados da corrente 
gasosa passando por um filtro de membrana 
Semipermeável. 
 A força motriz para separação é devido a um gradiente 
de pressão estabelecido através da membrana. 
 A membrana é projetada para permitir que as 
moléculas de ar ou as moléculas do poluente passem 
preferencialmente, resultando em uma corrente 
Separação por Membrana 
 Uma membrana pode ser definida como um filme fino 
sólido que separa duas soluções e que atua como 
barreira seletiva para o transporte de componentes 
destas soluções. 
 As forças externas que impulsionam a filtração em 
membranas são: pressão, sucção (pressão negativa) ou 
potencial elétrico. 
 A seletividade de membranas é variada por meio da 
modificação do tamanho dos poros ou pela alteração 
das propriedades físico-químicas dos polímeros 
componentes da membrana,principalmente dos 
polímeros localizados na superfície 
Separação por Membrana 
 Uma outra vantagem é que o processo de separação por 
membrana é aplicável em situações em que a adsorção 
não é apropriada, quando, por exemplo, os compostos 
têm alto peso molecular ou quando polimerizam na 
superfície do carbono ativado 
Condensação 
 Condensação é a liquefação de contaminantes 
condensáveis fazendo uso de baixas temperaturas. Ou 
seja, os contaminantes para serem removidos da fase 
gasosa são resfriados para uma temperatura na qual a 
pressão parcial deles na corrente do gás exceda a 
pressão de vapor de cada um deles, passando então 
para o estado líquido. 
Condensação 
 O processo de condensação pode ser feito de duas 
maneiras: por contato e sem contato entre o gás e o 
líquido refrigerante. O do tipo sem contato é usado na 
maioria dos sistemas instalados nas ilhas de 
carregamento e terminais marítimos dos Estados 
Unidos e Europa, onde as moléculas de VOCs emitidas 
são capturadas e condensadas na superfície fria de um 
trocador de calor, cuja temperatura é a responsável 
direta pela eficiência do processo de recuperação. 
Condensação 
 Outra variável importante na eficiência da 
condensação é a pressão de vapor e a concentração 
do poluente na corrente gasosa, e a pressão de 
operação do sistema. Para recuperar butano e 
componentes mais pesados, por exemplo, a eficiência 
deste processo é da ordem de 80- 90% em um estágio 
simples. Para uma eficiência de mais de 90% é 
necessário instalar um segundo estágio de 
condensação (ex.: condensador criogênico usando 
nitrogênio líquido), o que torna o processo mais 
custoso. 
Processo de Recuperação por Adsorção e Absorção 
Evolução no Controle da Poluição do Ar 
 
Eleni Stark Rodrigues 
 
 
 Em função da inexistência de padrões de emissão das substâncias 
manipuladas foram adotados três critérios, em função das 
características das substâncias de interesse, quais sejam: 
 Pressão de Vapor: Substâncias voláteis com pressão de vapor 
a temperatura ambiente igual ou superior a 25,8 mmHg (0,5 psig); 
 
 Ponto de Fulgor: substâncias que apresentam ponto de 
fulgor menor ou igual a 37,8ºC (inflamáveis – Classe I); 
 
 Corrosividade: substâncias que apresentam emanações de 
vapores ácidos ou alcalinos. 
 
Evolução no Controle da Poluição do Ar 
 
Eleni Stark Rodrigues 
 
 
Em função da especificidade e complexidade das fontes de 
emissão de COVs, alguns sistemas de controle ainda sofrem 
ajustes operacionais e readequação dos projetos ora 
implantados como pós-queimadores, selos flutuantes, 
absorvedores e adsorvedores. 
 
A adoção de tecnologias mais limpas é a solução mais indicada 
para o controle das emissões dos tanques, tais como os sistemas 
de recuperação de vapores: condensadores, “gas balancing” – 
retorno de vapores aos tanques, que vem sendo adotado com 
sucesso (USEPA), eliminam ou reduzem a geração de poluentes. 
 
SISTEMA ABSORVEDOR E ADSORVEDOR 
 
Eleni Stark Rodrigues 
 
 
PÓS-QUEIMADOR 
 
Eleni Stark Rodrigues 
 
 
 
Eleni Stark Rodrigues 
CONE INFLÁVEL PARA CAMINHÃO 
 
Evolução Técnológica 
 
Eleni Stark Rodrigues 
 
 
Os sistemas de recuperação são basicamente voltados à coleta 
das emissões de tanques de estocagem, as quais são convertidas 
para produto líquido, podendo retornar ao mesmo tanque. 
Esses sistemas são os mais recomendados, pois se evita custos 
com perdas do produto e para o monitoramento e destinação 
dos efluentes e resíduos gerados e, sobretudo minimizando a 
poluição ambiental. 
Tais tecnologias vêm sendo adotadas paulatinamente nos 
terminais e, certamente irão se destacar em médio prazo, em 
função do aumento das concentrações de ozônio em 
determinadas regiões, que poderá inviabilizar a ampliação de 
instalações com emissões correlatas. 
 
Evolução Tecnológica 
 
Eleni Stark Rodrigues 
 
 
Recomendação de realização de um estudo de custo e benefício 
para a escolha da melhor alternativa de controle disponível 
baseada na eficiência e eficácia e custo operacional. 
 
A médio prazo os sistemas de recuperação (condensadores) 
serão adotados pelos terminais, uma vez que é uma solução que 
vai ao encontro com o desenvolvimento sustentável, reduzindo 
ou eliminando efluentes tais como os gerados: 
pós-queimadores (atmosféricos); 
 solução de lavagem saturada dos absorvedores (líquidos); 
 carvão ativado saturado dos adsorvedores (sólidos). 
 
Porque recuperar vapores em Terminais Químicos 
 Constituem um risco para o meio ambiente e para a saúde humana; 
 A combinação de hidrocarbonetos e luz solar pode formar ozônio à altura do 
solo; 
 Os vapores de hidrocarbonetos contribuem para o aquecimento global; 
 Para prevenir operadores de trabalharem em um ambiente perigoso; 
 Para recuperar recursos valiosos. 
DECRETO Nº 59.113, DE 23 DE ABRIL DE 2013 estabelece: 
critério de compensação, os novos empreendimentos e 
ampliações, cujo total de emissões adicionadas é igual ou 
superior a: 
 a) Material Particulado (MP): 100 t/ano 
 b) Óxidos de Nitrogênio (NOx): 40 t/ano 
 c) Compostos Orgânicos Voláteis, exceto metano 
(COVs, não-CH4): 40 t/ano 
 d) Óxidos de Enxofre (SOx): 250 t/ano