aula 4 BME

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Aula 4 : Reciclo, Bypass e Purga 
O que é reciclar ? 
A reciclagem consiste na reintrodução do produto no sistema 
produtivo, dando origem a um produto diferente do inicial, mas com 
características similares ao do produto original ou seja, serve apenas 
de matéria prima. 
Fig. 1 Exemplos de reciclagem 
Reciclagem de 
vidro, aluminio, 
jornal etc 
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É importante distinguir-se com clareza (para efeito de balanço), a 
alimentação nova (fresh feed) da alimentação do reator (alimentação 
combinada). Esta última é a soma da alimentação nova com a 
corrente de reciclo. 
Fig. 2. (a) única unidade em escoamento; (b) multiplas unidades; (c) reciclo. 
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Razões para usar reciclo em um processo químico. 
1. Recuperação do catalisador. Os 
catalisadores aumentam a taxa da 
reação, são muito caros, e os 
processo geralmente incluem 
procedimentos para recuperá‐los 
da corrente de produtos e 
reciclá‐los para o reator. Podem ser 
recuperados junto com os 
reagentes não consumidos ou em 
unidades a parte. 
RECICLO 
Considere a reação química A→ R. É muito raro que ela se complete 
num reator contínuo. Tanto faz quanto A está presente no início da 
reação ou quanto tempo ele é deixado no reator. A é normalmente 
encontrado nos produtos (nem todo A reagiu). Suponha que seja 
possível encontrar-se um modo de separar a maioria ou todo o A do 
produto R. Isto é vantajoso se o custo de operação e alimentação 
compensar o custo da matéria-prima A. Nesta situação é interessante 
reciclar o reagente A (separado de R) para a entrada do reator. 
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2 Diluição de uma corrente 2 de processo: Melhor do que diluir a 
alimentação com liquido puro é reciclar uma parte do filtrado e 
usá‐la para diluir a alimentação até a concentração de sólidos 
desejada. 
3. Controle de uma variável de processo: O material reciclado atua 
como capacitância para o calor liberado: quanto maior a massa de 
mistura reacional, menor será o aumento de temperatura que esta 
massa sofrerá quando receber uma quantidade fixa de calor. 
Razões para usar reciclo em um processo químico. 
4. Circulação de um fluido de trabalho: O 
exemplo mais comum desta aplicação é o 
ciclo de refrigeração, em geladeiras e 
condicionadores de ar. Um material 
simples é reutilizado indefinidamente, 
com apenas pequenas quantidades sendo 
adicionadas ao sistema para repor perdas 
devidas a vazamentos. 
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Reciclo sem reação química 
Reciclo ocorre variedade de processos: destilação, cristalização, 
sistemas de aquecimento e refrigeração. 
Ex: Secar madeira. Se ar seco for usado para secar a madeira, ela irá ficar 
retorcida e fraturada. Reciclando o ar úmido proveniente do secador e 
misturando-o com o ar seco, o ar de entrada pode ser mantido a um nível 
seguro de teor de água, prevenindo empenamento e fratura da madeira. 
Figura 3. processo de secagem de madeira 
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Exemplo: Coluna de destilação: 
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Fazer balanço de massa: 
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Exemplo de Reciclo: Um cristalizador continuo envolvendo uma 
corrente de reciclo 
 
A Figura 4 é um esquema de um processo para preparação de soda 
(NaOH) em escamas, que é usada em lares para desentupir ralos. A 
alimentação fresca para o processo é de 10000 lb/h de uma solução 
aquosa de 40% de NaOH. A alimentação fresca é combinada com o 
filtrado reciclado do cristalizador e alimentada para o evaporador, 
onde a água é removida para produzir uma solução de NaOH que, por 
sua vez, alimenta o cristalizador. O cristalizador produz uma torta de 
filtração que contem 95% de cristais de NaOH e 5% de uma solução 
que consiste em 45% de NaOH. 
 
a) Determine a taxa de escoamento da água removida pelo evaporador 
e a taxa de reciclo desse processo. 
b) Considere a mesma taxa de produção de NaOH em escamas, porém 
o filtrado não é reciclado. Qual seria então a taxa total de alimentação 
de 40% de NaOH. Considere que a corrente de saída do evaporador 
ainda contem 50% de NaOH. 
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Figura 4. 
Resolução no quadro. 
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Bypass ou desvio 
Uma operação também comum na indústria química é o desvio de 
uma parte de alimentação de uma unidade e a combinação dessa 
corrente chamada de “by-pass” com a corrente de saída daquela 
unidade. 
 
Uma corrente de bypass pode ser usada para controlar a composição 
de uma corrente final de saída de uma unidade que mistura a 
corrente de bypass e a corrente de saída da unidade, em proporções 
adequadas para obter a composição final desejada. 
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Figura 5. 
Exemplo de Cálculo de Bypass 
Na seção de preparo de carga de uma indústria produtora de 
gasolina, isopentano é removido de uma gasolina isenta de 
butano. Considere para simplificar, que o processo e seus 
componentes são os mostrados na Figura 5. Qual é a fração de 
gasolina isenta de butano que é percolada pela torre de 
isopentano? O processo está em estado estacionário e nenhuma 
reação ocorre. 
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PURGA 
Suponha que um material que entra com a alimentação virgem ou que é 
produzido em uma reação permanecendo inteiramente na corrente de 
reciclo em vez de ser carregado para fora do processo pela corrente de 
produto. 
Se nada é feito para impedir esta ocorrência a substância continuará a 
entrar no processo sem ter nenhuma saída; portanto, irá acumular‐se 
progressivamente, tornando impossível atingir o estado estacionário. 
Para impedir isto, uma porção da corrente de reciclo deve ser retirada 
como uma corrente de purga, de forma a eliminar este material 
indesejado. 
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Exemplo de purga: Produção de óxido de etileno a partir de etileno. 
Uma mistura de etileno e ar constitui a alimentação virgem do processo. O 
produto do reator passa a um absorvedor, no qual é posto em contato com 
um solvente liquido. Todo o óxido de etileno é absorvido pelo solvente. A 
corrente de gás que abandona o absorvedor, que contém o nitrogênio, o 
etileno e o oxigênio não reagidos, é reciclada para o reator. 
 
Se não houvesse nitrogênio (ou qualquer outra substância inerte ou 
insolúvel) na alimentação, não haveria necessidade da corrente de purga. O 
reciclo conteria apenas etileno e oxigênio; a alimentação virgem conteria as 
mesmas sustâncias em quantidades suficientes para repor as quantidades 
consumidas na reação e o sistema estaria em estado estacionário. 
 
Se o sistema não fosse purgado, o nitrogênio se acumularia ocasionando 
parada do sistema. 
 
Os cálculos de balanços materiais envolvendo reciclo e purga seguem o 
procedimento conhecido. 
 
A corrente de purga e a corrente de reciclo antes e depois da retirada da 
purga têm a mesma composição. 
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