Equipamentos para Remoção de SOx corrigido

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Equipamentos para Remoção de SOx
Camila Duarte Silva
Diogo Moraes de Souza
Mateus Peixoto Oliveira
Pedro Saturno Braga
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 Ciclo Biogeoquímico do Enxofre
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Figura 1 – Ciclo do enxofre.
Fonte: MARTINS; ANDRADE, 2002.
 Introdução
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 Dióxido de Enxofre
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Característica: Gás incolor com um odor forte picante e solúvel em água.
Origem: Proveniente principalmente de atividades como queima de diesel nos veículos pesados, carvão e petróleo em usinas de energia ou de fundição de cobre.
Consequências: Contribui para o aquecimento do planeta e sua presença na chuva ácida é perigosa para meio ambiente (acidificação de águas e solos). Além de provocar irritação e aumento na produção de muco, desconforto na respiração e o agravamento de problemas respiratórios e cardiovasculares (eCycle, 2010-2019).
Figura 2 - Poluentes atmosféricos primários e secundários.
Fonte: eCycle, 2010-2019. 
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 Dióxido de Enxofre
	Os compostos que contém enxofre são inseridos na atmosfera em grande parte através da atividade antrópica, principalmente na forma de SO2. As principais fontes antropogênicas de emissão deste gás são a queima de combustíveis fósseis e as atividades industriais, tais como o refino do petróleo, indústria de cimento, metalurgia, enquanto que a atividade vulcânica é a principal fonte responsável pelas emissões naturais de SO2 (MARTINS; ANDRADE, 2002).
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 Relato
	No ano de 1952, na cidade de Londres, aproximadamente 4000 pessoas morreram em poucos dias como consequência da alta emissão de SO2 na atmosfera, proveniente da queima do carvão nas casas e nas indústrias naquela região.
	Normalmente esses gases eram dispersos para camadas mais elevadas na atmosfera, mas na época houve um fenômeno meteorológico (inversão térmica) que causou um resfriamento súbito da atmosfera impedindo a dispersão dos gases (USP, 2005).
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Figura 3 - Situação de Londres com altos níveis de enxofre na atmosfera.
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 Dióxido de Enxofre
	O dióxido de enxofre apresenta alta solubilidade em água quando comparado a outros compostos químicos atmosféricos. Logo, os componentes aquosos da atmosfera como a chuva, as nuvens e a neblina adquirem altas concentrações desta substância.
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Tabela 1 – Solubilidade de alguns gases em água (Pgás = 1 atm).
Fonte: MARTINS; ANDRADE, 2002.
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 Reações Químicas envolvendo Óxidos de Enxofre
	Algumas das reações que envolvem óxidos de enxofre na atmosfera são:
Equação Geral da Combustão de Materiais contendo Enxofre: S(s) + O2(g) → SO2(g);
Formação do Ácido Sulfuroso: SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq);
Oxidação do Ácido Sulfuroso e formação do Ácido Sulfúrico: H2SO3(aq) + R(oxidante) → H2SO4(aq);
Formação do Ácido Sulfúrico (reações com água oxigenada):
 - H2SO3(aq) + H2O(l) → H2SO4(aq) + 2H+(aq) + 2e- (oxidação);
 - H2O2(l) + 2H+(aq) + 2e- → 2H2O(l) (redução);
 - H2O2(l)+ H2SO3(g) → H2SO4(aq) + H2O(l) (reação total).
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 Legislação Vigente
Legislação vigente é a Resolução CONAMA nº 436/2011;
A CONAMA 436 estabelece os limites máximos de emissão de atmosféricos para fontes fixas instaladas.
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Limites de emissão para poluentes atmosféricos provenientes de processos de geração de calor a partir da combustão externa de óleo combustível:
Fonte: Adaptado Conama 436.
Obs.: Os resultados são expressos na unidade de concentração mg/Nm3, em base seca a 3% de oxigênio.
	Potência Térmica Nominal	SOx (mg/Nm³)
	MW < 10 	2700
	10 ≤ MW ≤ 70 	2700
	MW > 70 	1800
Limites de emissão para poluentes atmosféricos provenientes de processos de refinarias de petróleo:
	Potência Térmica Nominal	SOx
	MW < 10 	70
	10 ≤ MW ≤ 70 	70
	MW > 70 	70
Fonte: Adaptado Conama 436.
Obs.: As concentrações devem ser expressas em mg/Nm3, em base seca e na concentração de oxigênio especificada para cada poluente.
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 Equipamentos de Controle de Poluição
Existem vários equipamentos que são utilizados no controle de emissão dos SOx e a escolha do equipamento depende do porte da indústria, característica do fluxo gasoso e viabilidade financeira;
Dentre os principais equipamentos, têm-se: Coletores Úmidos ou Lavadores de Gás, Adsorvedores, Precipitadores Eletrostáticos e Filtros de Manga.
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 Equipamentos de Controle de Poluição
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Princípio de funcionamento: O gás é forçado através de uma aspersão de gotas, que colidem com o material particulado, aglomerando as partículas e tornando a coleta facilitada.
OBS.: Lavadores do tipo Venturi requerem coletores inerciais ligados em série para coletar as partículas + gotículas de água no fluxo gasoso.
Vantagens:
Pode coletar partículas e gases ao mesmo tempo; 
Baixo custo inicial; 
Seu tamanho em geral é pequeno.
Desvantagens:
Grande consumo de água; 
Geração de resíduos;
Baixa eficiência para partículas menores que 1 µm (UFES, 2016).
Figura 4 - Visão do lavador venturi com o coletor inercial junto.
Fonte: UFES, 2016.
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 Equipamentos de Controle de Poluição
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Princípio de funcionamento: Os gases efluentes passam através de absorvedores (lavadores) que contém líquidos absorvedores que removem, tratam ou modificam os poluentes 
Vantagens:
Alta eficiência em remoção de gás ácido;
Baixos custos de capital, operacionais e de manutenção.
Desvantagens:
Saturação do material absorvente;
Suporta apenas gases em baixas temperaturas.
Fonte: ENS/UFSC, 2007.
Figura 5 - Visão do processo de absorção por secador tipo spray.
Equipamento
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 Tratamento MEROX
Lavagem com solução aquosa de soda cáustica (NaOH);
Remoção e H2S e Mercaptanas de baixa massa molar (R-SH);
Regeneração da soda cáustica consumida no processo;
Redução do custo operacional.
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Figura 6 - Processo de extração MEROX.
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 Hidrotratamento (HDT)
Processo de refino que utiliza hidrogenação;
Estabilizar um determinado corte de petróleo ou eliminar compostos indesejáveis;
Por meio da hidrogenação pode-se eliminar enxofre, nitrogênio, oxigênio, halogênios e metais;
É intensamente aplicado em refinarias modernas.
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 Hidrodessulforização
Como um exemplo do hidrotratamento, tem-se a hidrodessulforização. 
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Figura 7 - Esquema simplificado da hidrodessulforização do enxofre.
Fonte: Petrobras, 2008 apud Scroccaro, 2016.
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 Tratamento através da Dietanolamina (DEA)
Processo específico para tratamento de H2S;
Vantajoso devido à capacidade de regenerar a DEA produzindo uma corrente de gás ácido rica em enxofre;
Opera em condições brandas de pressões e temperaturas não ultrapassando 135ºC;
Tratamento obrigatório em unidades de craqueamento catalítico, onde são encontradas correntes gasosas cujas concentrações de H2S são extremamente altas.
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 Tratamento através da Dietanolamina (DEA)
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Figura 8 – Diagrama esquemático de um processo de absorção química a base de amina para a absorção do SO2.
Fonte: Macdowell et al., 2010 apud Vilela, F.H. 2014.
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 Processo Claus
Logo após o gás ser tratado pela absorção com aminas, o gás sulfídrico restante passa pelo processo Claus.
Dentre suas reações químicas ocorrem: A transformação do gás sulfídrico em dióxido de enxofre e reação entre o H2S e o SO2 transformando o enxofre a sua forma elementar.
Esse processo auxilia na recuperação do enxofre, podendo este futuramente ser utilizado para a fabricação de fertilizantes, cosméticos, medicamentos, papel e celulose (Afonso; Pereira, 2010).
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 Processo Claus
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Fonte: Marques Filho, J. 2004.
Figura 9: Fluxograma do processo Claus modificado com 2 reatores
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 Conclusão
Pode-se concluir que o Brasil tem muitos problemas com esse tipo de gás e que é necessário que as empresas invistam cada vez mais nesses equipamentos de remoção e contratem mais profissionais qualificados para realizar a manutenção adequada e o monitoramento das emissões para melhorar a qualidade do ar.
Vale dizer que para cada situação será mais adequado um tipo de equipamento para o controle de poluição e tratamento, pois as variantes de temperatura e concentração dos gases de enxofre serão determinantes para realizar escolhas mais acertadas.19
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AFONSO, Carlos Junior; PEREIRA, Katia da Silva. Análise de Compostos Sulfurados em Efluentes Gasosos de Refinaria de Petróleo. 2010. Disponível em: <http://quimicanova.sbq.org.br/imagebank/pdf/Vol33No4_957_34-NT09325.pdf> Acessado em 03 dez. 2019;
BARCZA, Marcos Villela. Refino do petróleo. Disponível em: <http://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1285870/313/Refino%20do%20Petroleo.pdf>. Acesso em: 01 de dez. de 2019 [s.d.];
CONAMA, Resolução Nº 436, de 22 de Dezembro de 2011, Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA; “Estabelece os limites máximos de emissão de poluentes atmosféricos para fontes fixas instaladas ou com pedido de licença de instalação anteriores a 02 de janeiro de 2007”; Publicada no DOU Nº 247, 26 de dezembro de 2011;
ENS/UFSC, Universidade Federal de Santa Catarina, Unidade VII: Controle de Poluição do Ar. 2007. 93 pág.
MARQUES FILHO, Joaquim. Estudo da fase térmica do processo Claus utilizando fluidodinâmica computacional. São Paulo, 2004. Disponível em: < https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-13102004-100123/publico/Marques_2004.pdf >. Acessado 02 de dez. 2019.
MARTINS, Cláudia Rocha; ANDRADE, Jailson Bittencourt de. Química atmosférica do enxofre (IV): emissões, reações em fase aquosa e impacto ambiental. Quím. Nova, São Paulo, v. 25, n. 2, p. 259-272, Maio de 2002. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422002000200015&lng=en&nrm=iso>. Acesso em 01  dez.  2019.
RECICLE. Dióxido de enxofre: conheça o SO2. 2010-2019. Disponível em: <https://www.ecycle.com.br/2409-dioxido-de-enxofre-so2>. Acessado em: 01 dez. 2019; 
SCROCCARO, Otavio Luis. Verificação, Análise e Controle das Concentrações de H2S em uma Indústria Petroquímica. Curitiba, 2016. Disponível em: < http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/8970/1/CT_CEEST_XXXIII_2017_34.pdf >. Acessado em 02 dez. 2019;
UFES, Universidade Federal do Espirito Santo, Módulo XI: Equipamentos de Controle de Poluição do Ar. 2016. 30 pág.
USP. Poluição Atmosférica & Chuva ácida. 2005. Disponível em: <http://www.usp.br/qambiental/chuva_acidafront.html>. Acessado em 01 dez. 2019;
VILELA, Fernando Henrique. Influência do posicionamento do distribuidor de líquido na eficiência de absorção de dióxido de carbono em torre de absorção. Santos, 2014. Disponível em: < https://unisanta.br/arquivos/mestrado%5Cmecanica%5Cdissertacoes%5Cdissertacao_fernando_henrique_vilela.pdf >. Acessado em 02 de dez. de 2019.
 Referências Bibliográficas
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 Extra: Equipamentos de Controle de Poluição e Odores
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Princípio de funcionamento: consiste em fazer passar os efluentes gasosos a serem tratados através de um suporte sólido de origem natural, povoado de microrganismos, no meio do qual os compostos mal odorantes são absorvidos e servem de substrato ao crescimento de uma microflora especializada.
Vantagens:
Custo inicial baixo;
Não gera resíduo.
Desvantagens:
Cuidados com pH;
Trabalha com baixas temperaturas.
Fonte: ENS/UFSC, 2007.
Figura 6 – Esquema simplificado do processo de biofiltração.
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Obrigado pela oportunidade de aprender um pouco mais sobre formas de mitigar a Poluição Atmosférica.
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