Unidade II Equipamentos de Controle da Emissão de Gases e Vapores

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2 Principais Tecnologias Aplicadas ao Tratamento de Gases 
2.1 Poluição atmosférica 
2.2 Classificação dos poluentes atmosféricos 
2.3 Formação dos principais poluentes 
2.4 Efeitos causados pelos poluentes 
2.5 Medidas de controle – Equipamentos, montagens e plantas industriais. 
2.6 Índice de poluição atmosférica 
2.7 Padrões de qualidade do ar 
2.8 Equipamentos de controle da emissão de material particulado, cálculos de dimensões dos 
equipamentos industriais (Filtros de Manga; Coletores Úmidos; Ciclones; Precipitadores 
Eletrostáticos) e projetos e operações de controle de emissão (absorção, adsorção e 
incineração de resíduos gasosos) 
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2.8.2- Equipamentos de Controle da Emissão de Gases e Vapores 
 Para o controle de gases e vapores, os equipamentos tem suas operações baseadas 
em processos físico-químicos, sendo classificados em: 
• Adsrovedores 
• Absorvedores 
• Condensadores 
• Incineradores com chama direta; 
• Incineradores catalíticos. 
 
 Os principais aspectos técnicos a serem considerados na escolha do equipamento 
são: 
• Tipo e natureza dos poluentes; 
• Vazão da fonte; 
• Eficiência de Retenção Desejada; 
• Condições locais; 
• Forma desejada para a destinação do poluente coletado. 
3 2.8.2.1- Absorção 
 
 quase idênticos lavadores (controle de particulados- choque entre partículas e meio líquido) 
 
 o gás a ser absorvido tem que ser muito solúvel ou reativo no líquido absorvente. 
 
 A escolha do líquido absorvente: 
 
• não seja muito volátil nas condições de operação, de modo a evitar emissões secundárias e 
aumento de consumo; 
 
• não seja muito corrosivo, para evitar gastos com materiais construtivos especiais e com altas 
taxas de manutenção; 
 
• seja de baixa viscosidade, para não dificultar a absorção e seu escoamento, o que poderia 
causar constantes inundações do equipamento; 
 
• seja de baixa toxicidade, quimicamente estável e não inflamável; 
 
• Seja barato e de fácil disponibilidade no mercado. 
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 A indicação mais comum desses equipamentos : 
 
• Gases ácidos, tais como HCl, fluorídrico HF e sulfídrico H2S 
• Amônia (NH3) 
• Dióxido de enxofre (SO2) 
• Hidrocarbonetos leves. 
 
 Transferência de massa de fase de gasosa líquida 
 líquida gasosa (menor taxa) 
Equilíbrio saturação do meio líquido ↓ eficiência, 
tendendo a 
zero 
Fase Líquida + 
produto= reaja com 
as moléculas do gás 
absorvidas pelo 
líquido formando um 
composto que não 
se desprenda 
Prolonga o 
tempo do 
processo 
 Absorvente mais usado é água soluções 
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Gás a ser Absorvido Solvente Indicado 
Ácidos Inorgânicos em geral Água 
Dióxido de enxofre (SO2) • Solução de soda cáustica 
• Suspensão aquosa de cal ou 
carbonato de cálcio; 
• Solução Amoniacal 
Substâncias Odoríferas Solução de hipoclorito de sódio 
Hidrocarbonetos Solventes orgânicos 
Exemplos de Gases Poluentes em Efluentes Gasosos Industriais e dos 
Solventes mais Indicados para sua Retenção. 
 A eficiência dos absorvedores, além da solubilidade e da reatividade entre soluto e solvente 
depende: 
- Área superficial líquida disponível para a transferência de massa; 
- Tempo disponível para a ocorrência. 
 
 Absorvedor usado tipo jato ejetor seguido equipamento para complementação do processo 
de ‘limpeza’ do fluxo gasoso para que os gases emitidos atinjam os limites de concentração 
estabelecidos na legislação ambiental. 
 
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Exemplo de um poluente que não pode-se utilizar a água como absorvente: 
 
 Ar poluído: Tratamento de dióxido de enxofre (SO2) de termoelétricas a carvão. 
 
 Deve-se adicionar produtos químicos à água  como o calcário (CaCO3) e o cal 
(Ca(OH)2). 
 
 
O calcário é mais abundante e menos caro, mas a cal oferece mais eficiência no 
tratamento. 
 
Água Contaminada: vai direto para um tanque de contenção para ser submetida as 
seguintes reações químicas, dando origem ao precipitado de sulfato de cálcio. 
 
Calcário como aditivo: 
 
 
Cal como aditivo: 
2)(4232
2
1
COCaSOOCaCOSO S 
OHCaSOOOHCaSO S 2)(4222
2
1
)( 
 O sulfato de cálcio CaSO4 (gesso) precipita no tanque de contenção e pode ser enviado para 
empresas que fabricam produtos a base de gesso tais como painéis para construção, o gesso 
também pode ser incorporado a solos agrícolas como um condicionador benéfico do solo. 
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Absorvedor Tipo Jato Ejetor Complemento: Lavador Tipo Torre de Enchimento 
Recomendados para se atingir altas eficiências de remoção 
Material de enchimento é constituído por pequenas peças, em torno das 
quais o líquido escoará 
Material: metálico, plástico, cerâmicas 
Resistente a líquidos corrosivos 
Baixo custo 
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Complemento: Lavador Torre de Pratos 
Menos eficientes 
Mais baratas 
Leves e fáceis de limpar 
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2.8.2.2- Adsorção 
 Adsorção é uma técnica de controle da poluição atmosférica que se 
baseia na transferência de massa de uma fase gasosa (ou líquida) para um 
sólido microporoso. 
 
 A retenção das moléculas no sólido se dá na superfície externa e interna 
aos poros superficiais do material adsorvente forças de coesão (Van 
der Waals- natureza elétrica e eletromagnéticas entre moléculas que não 
são quimicamente ligadas). 
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Etapas principais do processo de adsorção 
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 A atração é suficiente para fixação de um gás somente quando: 
- há compatibilidade entre o tamanho dos poros do adsorvente e as moléculas 
do adsorvato; 
- e entre as forças de Van der Waals, presente no adsorvato e no adsorvente. 
Fixação efetiva esse método é perfeitamente adequado para casos de controle 
seletivo 
Fluxo composto por uma mistura de diferentes gases 
 Adsorvedoesr podem ser usados para baixas e altas concentrações 
Compostos odoríferos mesmo em concentrações 
muito baixas podem ser usados com elevada 
eficiência 
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 Fatores que influenciam a retenção do adsorvato: 
• Vapor d´àgua; 
• Temperatura 
• Pressão 
• Velocidade do fluxo gasoso 
• Concentração 
• Ponto de ebulição 
• Polaridade 
• Tamanho 
• Peso moleculares do gás a ser adsorvido. 
 
 Em relação ao adsorvente: 
• Extensão do leito 
• Quantidade de área superficial disponível para o contato com o gás 
• Polaridade 
• Espaçamento entre os poros nessa superfície 
 
 Principais Adsorventes: 
• Carvão ativado 
• Alumina ativada 
• Polímeros sintéticos 
• Sílica gel 
• Peneiras moleculares (substâncias cristalinas – alumino-silicatos de metais (cálcio, 
magnésio, potássio e sódio)- produzidas com ordenação espacial 
Substâncias amorfas- sem ordenação espacial 
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 Exemplo: Capacidade de Adsorção do Carvão Ativo em Função do Tipo de 
Adsorvato 
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 Adsorvedores podem ser regenerativos ou não 
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 Técnicas de Desorção dos Adsorventes 
 Desorção por aquecimento 
• Utilizado vapor d´`agua para aquecimento e purga do contaminante 
 
 Desorção por adição de gases inertes 
 
 Desorção por ciclo de deslocamento 
• Deslocamento do adsorvato por uma substância de maior afinidade com o adsorvente 
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2.8.2.3- Condensadores 
 A concentração de compostos orgânicos voláteis (COVs) 
normalmente tóxicos pode ser reduzida por meio de sua condensação, 
mediante resfriamento controlado do fluxo. 
A eficiência dos condensadores é bastante alta, mas depende da temperatura do 
fluxo gasoso, na entrada do equipamento 
Os sistemas de controle de condensação podem serdivididos em dois tipos 
Os convencionais costumam 
operar entre +4 e –18ºC 
sistemas criogênicos e de refrigeração conseguem 
uma eficiência 
bem maior, embora sejam mais caros e 
complicados, trabalhando entre –10 e –29ºC. 
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FLUXOGRAMA SIMPLIFICADO DE UM SISTEMA 
CRIOGÊNICO DE CONDENSAÇÃO 
A retenção de poluentes por 
condensação não é aplicável quando 
há mais de dois compostos orgânicos 
presentes, pois a presença de três ou 
mais compostos tornaria a operação 
demasiadamente complexa; 
 
 Carga de particulados deve ser 
insignificante, para evitar sua 
deposição nas superfícies trocadoras 
de calor, uma vez que tal deposição 
dificulta o processo. 
 Aplicação desses métodos só se justifica quando o composto coletado possui 
alto valor financeiro agregado. 
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CONDENSADOR TUBULAR DE SUPERFÍCIE E 
SIMPLES PASSAGEM 
 Os condensadores convencionais podem ser classificados como de superfície 
ou de contato direto. 
o fluido refrigerante caminha no interior 
de vários tubos de pequeno diâmetro 
que atravessam uma câmara de troca 
de calor, enquanto os gases a serem 
condensados circulam pela mesma 
câmara, entre os tubos 
Dependendo do projeto, os gases a serem 
condensados podem atravessar a câmara 
de condensação mais de uma vez. 
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CONDENSADOR DE CONTATO 
DIRETO POR ASPERSÃO 
há contato físico entre o fluxo gasoso e o 
fluido refrigerante, normalmente água 
aspergida de cima para baixo em uma 
câmara, por onde o fluxo gasoso passa em 
sentido contrário. 
Se o vapor orgânico for solúvel no fluido 
refrigerante 
ocorrerá também absorção, ↑ a eficiência 
de remoção 
20 2.8.2.4- Incineradores 
 A incineração ou queima é a combustão nada mais é que uma reação exotérmica 
de oxidação da matéria orgânica + O2, produzindo óxidos de carbono, H2O e 
calor 
 
 Essa aplicação se dá quando os compostos orgânicos presentes no fluxo original são 
potencialmente mais agressivos ao meio ambiente do que os gases resultantes da 
incineração. 
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 Pode-se dividir os métodos de incineração em três grupos principais: 
• Incineradores de chama direta; 
• Incineradores catalíticos; 
• Flares ou queimadores. 
 
 
podem ser projetados para reaproveitar o 
calor excedente fornecido pela queima de 
um combustível auxiliar e/ou dos compostos 
orgânicos que estão sendo destruídos. 
 Esses equipamentos costumam atingir cerca de 950ºC, temperatura mais do que suficiente 
para a destruição da maioria dos COVs. 
CALDEIRA UTILIZADA PARA QUEIMA DE 
POLUENTES E PRODUÇÃO DE VAPOR 
Pelas técnicas conhecidas, a eficiência possível 
para recuperação do calor varia de 50 a 60% do 
total de calor liberado nas câmaras de combustão. 
22 TEMPERATURAS RECOMENDADAS PARA A INCINERAÇÃO 
DE ALGUNS COMPOSTOS 
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 Outros parâmetros operacionais que devem ser observados para uma boa eficiência 
são: 
• velocidade na câmara de combustão, que deve estar entre 6 e 12 m/s, de modo a 
possibilitar turbulência e mistura satisfatórias para a completa queima dos gases; 
 
• velocidade na câmara de mistura, para a qual são recomendados valores entre 7,5 e 
15 m/s, suficientes para que não ocorra retorno de chama; 
 
• temperatura mínima de partida, que deve ser alcançada pela queima do combustível 
auxiliar. O uso de refratários e adequados sistemas de isolamento térmico reduz o 
consumo energético no forno. 
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As câmaras de combustão devem possuir revestimento interno de material refratário, de modo 
a evitar perdas de calor para o ambiente externo e proteger a carcaça metálica do 
equipamento. 
 
• Devido ao refratário, os incineradores são equipamentos muito pesados. evitar projetá-los 
suspensos por estruturas ou sobre telhados, procurando-se ao máximo apoiá-los diretamente 
sobre o solo. 
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 Conhecidos como flares, esses incineradores são compostos por tochas ao ar livre, 
alimentadas por um fluxo de gases, que são ao mesmo tempo poluentes e 
combustíveis. 
 Incineradores de tocha 
Dependendo da concentração, pode ser necessário o uso de um combustível 
auxiliar, misturado aos gases, para manutenção da chama. 
 Eliminação dos poluentes por meio da combustão, com índices de eficiência 
superiores a 98%. 
• usados em situações de descargas intermitentes ou emergenciais de gases 
combustíveis industriais. 
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 Os flares apresentam alguns aspectos diferenciados em relação aos demais 
incineradores, dentre os quais pode-se destacar: 
• a combustão se dá ao ar livre, sendo que a labareda pode ficar no nível do solo, mas 
normalmente, por questões de segurança, é acesa no alto de uma espécie de torre; 
• devido à radiação térmica da chama, o calor liberado no ambiente circunvizinho pode 
não ser admissível; 
• a quantidade de luz emitida pela chama pode ser um incômodo, quando em áreas 
urbanas; 
• o ruído provocado pelos venturis, normalmente localizados próximo à chama, para 
mistura dos gases, pode ser excessivo; 
 
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• os produtos de combustão incompleta podem ser tóxicos; 
• geram grandes desperdícios de combustíveis auxiliares, uma vez que uma chama 
piloto precisa estar constantemente acesa, além da perda do calor gerado na 
queima. 
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 tais equipamentos operam em temperaturas mais baixas que os demais 
 
Presença de metais nobres, como por exemplo a platina, presentes no leito catalítico 
 
 
 
 Esses incineradores, operando entre 320 e 450ºC, conseguem a mesma eficiência que 
incineradores de chama direta operando de 600 a 1.100ºC. 
• combustíveis auxiliares costumam ser necessários somente para iniciar o processo de 
combustão. 
 Incineradores catalíticos 
facilitam a oxidação dos compostos, baixando a energia necessária para ocorrência da reação e 
acelerando a sua velocidade 
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 Por não exigir revestimento interno com refratários, o peso é bem pequeno e a concentração 
dos compostos a serem tratados nesse equipamento pode variar de 100 a mais de 10.000 ppm 
a não ser que o limite inferior de explosividade dos compostos 
imponha alguma restrição. 
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 As desvantagens estão relacionadas ao alto custo dos catalisadores e à perda de desempenho 
por deterioração do leito catalítico. 
• Este equipamento, da mesma forma que os demais incineradores, apresenta problemas de 
emissões não tratadas no momento da partida do equipamento, até o aquecimento do leito e 
entrada em regime normal de operação. 
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