Tratamento de Efluentes Gasosos

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TAEGO – AULA 3: PREVENÇÃO À POLUIÇÃO OU REDUÇÃO NA FONTE. AÇÕES DIRETAS OU 
CORRETIVAS 
PREVENÇÃO A POLUIÇÃO OU REDUÇÃO NA FONTE 
 Escolha da tecnologia a ser utilizada 
 Aspectos relacionados com a poluição ambiental (processo) 
o Pontos de vazamento 
o Uso de substâncias ou reagentes tóxicos 
o Inexistência ou não cumprimento de parâmetros operacionais 
 Princípio básico na redução na fonte 
o Aquilo que não entra não pode sair como poluente 
o Excesso = aumenta resíduo 
 Técnicas de redução na fonte 
o Substituição de matéria-prima (menos tóxico) 
o Eliminação de desperdícios de água, energia, matéria-prima 
o Adequação e controles rígidos dos parâmetros operacionais (T, P, Q, t) 
 Segregação de resíduos para melhor controle e aproveitamento 
 Uso de tecnologias mais limpas/menos poluentes 
 Exemplo 
o Substituição de combustíveis tóxicos 
AÇÕES DIRETAS OU DE CARÁTER CORRETIVO 
 Visam adequação das emissões atmosféricas às exigências dos padrões legais 
o Implantação de equipamentos de controle na saída 
 Equipamentos funcionam como filtros 
o Retirando das emissões parte dos contaminantes 
 Ações diretas = TRANSFEREM O PROBLEMA DA POLUIÇÃO 
 Instalação de um sistema de ventilação capaz de conduzir os gases da fonte até os equipamentos de controle 
o Composto por: captores, dutos, ventiladores e chaminés 
 
 Boa prática: utilização dos rejeitos como matéria-prima do processo 
EFICIÊNCIA DOS EQUIPAMENTOS DE CONTROLE 
 Eficiência de um equipamento de controle normalmente especificada antes do equipamento ser adquirido 
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 = 100 ∙
𝐶
𝐴
 (%) 
𝐴 = 𝐵 + 𝐶 
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 = 100 ∙
𝐶
𝐵 + 𝐶
 (%) 
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 = 100 ∙
𝐴 − 𝐵
𝐴
 (%) 
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 = 100 ∙
𝐴 − 𝐵
𝐵 − 𝐶
 (%) 
 
 
SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE CONTROLE 
 Classificados em função 
o Das características físico-químicas dos poluentes (particulado, orgânico volátil) 
o Dos mecanismos de controle envolvidos no equipamento (gravitacional, centrífugo, adsorção) 
 Controle de particulados 
o Coletores secos 
 Coletores mecânicos inerciais gravitacionais 
 Coletores centrífugos 
 Precipitadores eletrostáticos secos 
 Precipitadores dinâmicos secos 
o Coletores úmidos 
 Lavadores com pré-atomização 
 Lavadores com atomização pelo gás 
 Lavadores de leito móvel 
 Lavadores com enchimento 
 Precipitadores eletrostáticos úmidos 
 Precipitadores dinâmicos úmidos 
 Controle de gases e vapores 
o Operações baseadas nos processos físico-químicos 
 Condensadores 
 Absorvedores 
 Absorvedores 
 Incineradores com chama direta 
 Incineradores catalíticos 
MECANISMOS DE COLETA DE PARTICULADOS 
 Podem se valer de um ou mais mecanismos para capturar ou reter os poluentes presentes nas emissões 
atmosféricas 
o Sedimentação gravitacional 
 Utilizado em vários equipamentos (câmara de sedimentação gravitacional) 
 Baseia-se na força de atração gravitacional 
 A força da gravidade é suficiente para remover partículas maiores de um fluxo de gás 
o Impactação 
 Relacionado com o choque direto das partículas contra um anteparo 
para alterar o estado de movimento das partículas 
 Partículas maiores possuem momento que faz com que elas se movam 
diretamente para a linha de anteparo, não seguindo as linhas de fluxo 
o Interceptação 
 Partículas de pequenas dimensões e inércia que não apresentam 
trajetória retilínea e nem impacto direto contra um anteparo 
 As partículas tocam o anteparo, ficando aderidas 
 
o Difusão 
 Devido ao movimento browniano 
 As partículas são movidas na linha de fluxo aleatoriamente 
 
 
 
o Força eletrostática 
 Força de atração ou repulsão que se estabelece entre duas partículas, 
moléculas ou corpos em desequilíbrio elétrico 
 Permite que partículas possam ser retiradas de um fluxo gasoso se 
submetidas à ação de um campo elétrico 
 Este mecanismo é usado em precipitadores eletrostáticos 
 
o Força centrípeta (centrífuga) 
 Força que age sobre qualquer corpo que se movimente em uma trajetória curvilínea, tendendo 
a afastá-lo do centro desta trajetória 
 Usado em ciclones 
o Termoforese 
 Partículas submetidas a um gradiente térmico tendem a migrar de uma zona mais quente para 
uma zona mais fria num meio gasoso 
 Moléculas das partículas colidem mais vigorosamente na região mais quente do que na mais 
fria 
 Usado em Precipitadores térmicos 
TAMANHO DAS PARTÍCULAS 
 Comportamento das partículas na atmosfera depende do seu tamanho 
 Um equipamento não será efetivo para coletar todas as partículas 
 Partículas maiores = a velocidade de deposição é usada como parâmetro de projeto 
 
TAEGO – AULA 4: CÂMARA DE SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL 
 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 Coleta de particulado: baseada na sedimentação gravitacional 
 Usada para remover particulados 
 Gases entram → perdem velocidade → partículas de maior 
massa atraídas para baixo (gravidade) → partículas coletadas → restante 
segue sem mudar direção e sentido 
 
PRINCÍPIO DE SEDIMENTAÇÃO 
 Uma partícula sedimentando verticalmente em um fluido é 
influenciada pelas forças gravitacionais, de empuxo e de arraste. 
Fg = Fa + Fe 
 
1. Força de campo gravitacional 
𝐹𝑔 = 𝜌𝑝 × 𝑉𝑝 × 𝑔 
g = aceleração gravitacional (9,81 m/s²) 
ρp = massa específica da partícula (kg/m³) 
Vp = volume da partícula (m³) 
 
2. Força de empuxo 
𝐹𝑒 = 𝜌𝑓 × 𝑉𝑝 × 𝑔 
g = aceleração gravitacional (9,81 m/s²) 
Vp = volume da partícula (m³) 
ρf = massa específica do fluido (kg/m³) 
 
 
3. Força de arrasto 
𝐹𝑒 = 
1
2
𝜌𝑓 × 𝐴𝑝 × 𝐶𝑑 × (𝑣𝑟)² 
Ac = área projetada da partícula na direção 
do movimento (m³) 
ρf = massa específica do fluido (kg/m³) 
Ac = coeficiente de arrasto 
vg = velocidade de sedimentação da 
partícula (m/s) 
 
 
𝑣𝑟 = √
2(𝜌𝑝−𝜌𝑓)𝑉𝑝𝑔
𝜌𝑓𝐴𝑐𝐶𝑑
 𝑣𝑟 = √
(𝜌𝑝−𝜌𝑓)4𝑑𝑝𝑔
3𝜌𝑓𝐶𝑑
 
Onde, 
vr = velocidade de sedimentação (da esfera) 
Ac = área projetada de uma esfera 𝐴𝑐 =
𝜋
4
𝑑𝑝
2 
Vp = volume de uma esfera 𝑉𝑝 =
𝜋
6
𝑑𝑝
3 
Cd = coeficiente de arraste; tabelado em função do número de Reynolds 
𝑅𝑒𝑝 =
𝑑𝑝𝜌𝑓𝑣𝑟
𝜇𝑓
 
Onde, 
dp = diâmetro da partícula (m) 
ρf = massa específica do fluido (kg/m³) 
μf = viscosidade dinâmica do fluido (kg/m³) 
vr = velocidade de sedimentação (da esfera) 
 
CÁLCULO DO COEFICIENTE DE ARRASTE 
DIMENSIONAMENTO DO DECANTADOR CLÁSSICO 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 Câmaras de sedimentação possuem uma grande área de seção transversal para 
diminuir a velocidade do gás e permitir a sedimentação 
o Precisa ter comprimento suficiente para que a sedimentação se complete 
antes da saída de gás 
DADOS GERAIS 
 Velocidade máxima na câmara de sedimentação deve ser até 3 m/s para evitar 
partícula sendo arrastada pelo fluxo 
 Construção simples 
o Baixa potência dos exaustores 
o Coleta a seco 
 Não precisa tratar o efluente gerado 
 Usado para partícula até 20 μm 
 Usado como pré-tratamento (retirar grandes partículas) 
 Adotado em fornos, calcinadores ou moinhos 
 Eficiência de remoção baixo: 25% a 50% 
DADOS GERAIS PARA PROJETOS 
 Considerar a vazão e o tamanho da partícula para remoção 100% 
 Calcular a vcs para remoção de 100% (ou a eficiência desejada) 
 Calcular a área de sedimentação 
 Estipular valor de W e calcular L, considerando a área calculada 
 Considerar vh no máximo de 3,0 m/s (ideal: 1,0 m/s) 
 Calcular H 
TAEGO – AULA 5: CICLONES 
INTRODUÇÃO 
 Utilizados na separação e recuperação de poeiras industriais do ar ou de gases de processos 
 Usuais: construção simples e de baixo custo 
 Muito usado, principalmente como pré coletor 
 Não muito eficientes para coletar partículas pequenas (pouca massa) 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 Movimento rotatório para o gás 
o Força centrífuga aplicada às partículas faz com que elas sejam lançadas 
para as paredes → retirada do gás que está sendo escoado 
 Fluxo de gás(criando um fluxo helicoidal descendente) com velocidade de 15 
a 21 m/s → Chega à parte inferior do cone → Retorna com fluxo helicoidal 
ascendente → Partículas sólidas coletadas 
 Aceleração da força centrífuga 
𝑎𝑒 = 𝑟 ∙ 𝜔² 
r: raio da trajetória 
ω: velocidade angular 
 Força centrífuga 
𝐹𝑐 = 𝑚 ∙ 𝑟 ∙ 𝜔
2 
𝐹𝑐 =
𝑚 ∙ 𝑣𝑡𝑎𝑛
2
𝑟
 
 Fc pode ser bem maior que Fg 
 A geometria do ciclone maximiza a força atuante na partícula 
 Velocidade terminal da partícula sob ação da força gravitacional 
𝑣𝑡 =
1
18
𝑑𝑝
2 ∙ 𝑔 ∙ (𝜌𝑝 − 𝜌𝑓)
𝜇𝑓
 
 Velocidade radial da partícula sob ação da força centrífuga 
𝑣𝑅 =
1
18
𝑑𝑝
2 ∙ 𝜔2 ∙ 𝑟 ∙ (𝜌𝑝 − 𝜌𝑓)
𝜇𝑓
 
𝑣𝑅 =
𝑣𝑡
𝑔
𝑣𝑡𝑎𝑛
2
𝑟
 
 Fatores que afetam a eficiência do ciclone 
o Aumento da velocidade tangencial (aumenta força centrífuga) 
o Redução do diâmetro do ciclone 
o Tamanho da partícula 
 Aumento da eficiência resulta em aumento do custo operacional (aumenta perda de carga) 
 Tipos de ciclones: alta eficiência, convencional e alta produtividade 
o Ciclones de alta eficiência tendem a ser mais compridos na parte cônica 
EFICIÊNCIA DA REMOÇÃO 
 Número de voltas do gás no vórtice externo 
𝑁𝑒 =
1
𝐻
[𝐿𝑏 +
𝐿𝑐
2
] 
Ne = número de voltas do gás no vórtice externo 
H = tamanho do duto de entrada de gás [m ou ft] 
Lb = tamanho do corpo do ciclone [m ou ft] 
Lc = tamanho vertical do cone do ciclone [m ou ft] 
 Tempo de residência do gás no vórtice 
∆𝑡 =
2𝜋𝑅𝑁𝑒
𝑉𝑖
 
Δt = tempo de residência do gás no vórtice 
R = raio do corpo do ciclone 
Vi = velocidade de entrada do gás 
 Velocidade terminal que permitirá a coleta da partícula no tempo Δt 
𝑣𝑡 = 𝑊/∆𝑡 
W = máxima distância radial viajada pela partícula (comprimento do duto de entrada) 
 Velocidade terminal assumindo a Lei de Stokes 
𝑣𝑡 =
1
18
𝑑𝑝
2 ∙ 𝑣𝑖
2(𝜌𝑝 − 𝜌𝑓)
𝜇𝑓𝑅
 
Vt = velocidade terminal [m/s 
dp = diâmetro da partícula [m] 
ρp = densidade da partícula [kg/m³] 
μ = viscosidade do gás [kg/m s] 
ρg = densidade do gás [kg/m³] 
 Tamanho da menor partícula que será coletada com 100% de eficiência 
𝑑𝑝 = ⌈
9
1
𝜇𝑓𝑊
𝜋𝑁𝑒 ∙ 𝑣𝑖 (𝜌𝑝 − 𝜌𝑓)
⌉
1/2
 
 Relação semi-empírica de Lapple 
o Dpc: diâmetro de partículas coletadas com 50% de eficiência 
𝑑𝑝 = ⌈
9
2
𝜇𝑓𝑊
𝜋𝑁𝑒 ∙ 𝑣𝑖 (𝜌𝑝 − 𝜌𝑓)
⌉
1/2
 
 Curva de Lapple 
 
 Equação de Theodore e DePaola 
 
 
 Modelo de Leith-Licht 
 
CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS 
 Baixo custo de construção e pouco problema de manutenção 
 Configuração simples. Pouca perda de carga 
 Não é adequado para partículas aderentes. Suporta grande temperatura 
 Coleta de partícula maiores que 5 μm – 30 a 90% de eficiência 
MULTICICLONES 
 Usados quando um grande volume de gás precisa ser tratado 
TAEGO – AULA 6: FILTROS PARA REMOÇÃO DE PARTICULADOS 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 Conhecido como “filtros manga” 
o Meios porosos capazes de deter e coletar partículas 
contidas no fluido gasoso 
o De tecido 
 Separam o particulado de um fluxo de gás 
o Passagem e retenção do particulado em um meio de 
filtração juntamente com uma camada de 
particulado depositada 
 Prevenir queda excessiva de pressão devido acúmulo de 
particulados 
o Os equipamentos utilizam alguns tipos de limpeza 
do particulado aderido ao meio de filtração 
 Mecanismo mais utilizado no controle da poluição 
 Elevada eficiência para fumos e poeiras acima de 0,1 μm 
o Usados na captação de poeira de moagem, geração 
de energia por queima de carvão, mistura e 
pesagem de grãos 
 Em filtros de tecidos os mecanismos de impactação 
(partículas grandes, choque direto no anteparo) e 
interceptação (partículas pequenas, aderem no anteparo) 
são responsáveis por 99% das partículas com diâmetro 
maiores ou iguais a 1 μm 
o Mecanismo de difusão (partículas que se movem aleatoriamente) também é responsável 
 1. Partículas retidas pelo impacto contra as fibras da trama do tecido 
 2. Formação de uma camada de partículas aderidas à superfície do tecido, que passa ser uma camada filtrante 
(aumenta eficiência de filtração) 
o Alta eficiência (99,9%) 
 3. Aumento da camada de partículas aderidas gera um aumento na perda de carga (menor emissão) 
VANTAGENS E DESVANTAGENS 
 Vantagens 
o Alta eficiência de coleta (>99%) mesmo para partículas pequenas (<0,5 μm) 
o Baixa perda de carga 
o Coleta de partículas finas (PM10 e PM2,5) 
o Coleta realizada à seco 
 Desvantagens 
o Custos de manutenção 
o Restrições pela temperatura e umidade 
o Grande área de filtração necessária 
o Troca e destinação das mangas 
MECANISMOS DE LIMPEZA 
 Acúmulo das partículas gera um aumento da pressão para que haja um 
fluxo de gás 
o Pó precisa ser removido das mangas 
 Tipos usuais de limpeza 
o Limpeza mecânica + ar reverso 
 Construídos com vários compartimentos 
 Ar filtrado de dentro pra fora 
 Quando é necessária a limpeza um dos compartimentos é 
isolado do fluxo de gás 
 Poeira coletada no silo (disponível para reuso) 
o Limpeza por sacudimento mecânico 
 Mangas sacudidas para desprender o pó aderido 
 Pó retirado por agitação mecânica sônica, horizontal ou vertical 
o Limpeza por ar reverso 
 Ar limpo é soprado no sentido inverso do fluxo normal para desprender e limpar o filtro 
 Inversão no sentido do fluxo, fazendo com que as partículas se desprendam do tecido 
 Pouco efetivo 
o Limpeza por jato pulsante de ar comprimido 
 Mecanismo mais utilizado 
 Ar filtrado de fora das mangas para dentro 
 Mangas colocadas em gaiolas – evitar 
colapsamento 
 Tubo de venturi (no topo de cada manga) produz 
um jato de alta pressão (90 a 100psi) 
 Ciclo de limpeza curto (pulso entre 30 e 
100 milisegundos) 
 Expansão da manga - camada aderida se 
desprende do tecido 
 Limpeza ocorre sem parar o fluxo de gás 
o Vantagem: menor área 
necessária 
o Desvantagem: muito pó removido é suspenso de novo e volta para manga 
o Combinam-se sistemas de limpeza 
o Armazenamento e retirada de pó são feitos em um silo especial (moega) 
o Câmara de filtragem precisa estar selada 
o Ponto de esgotamento de pó deve possuir válvula rotativa para evitar entrada de ar externo 
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 Ventilador usado para impulsionar o fluxo gasoso pode ser instalado antes (empurra o gás) ou depois da manga 
(sucção do gás, mais usado – evitar contato do particulado com as pás para aumentar a vida útil) 
 Tecido utilizado depende das características do fluxo gasoso (temperatura, umidade, concentração e reatividade 
dos gases) 
MODELO DE ARRASTE DO FILTRO 
 O projeto do filtro é baseado na queda de pressão total através dos elementos de filtração 
∆𝑃 = ∆𝑃𝑓 + ∆𝑃𝑝 + ∆𝑃𝑠 
ΔPf = queda de pressão através do tecido 
ΔPp = queda de pressão através da camada de partículas 
ΔPs = queda de pressão através da estrutura do filtro (muito pequena) 
 A queda de pressão em cada caso é definida pela equação de Darcy para fluxo através de meio poroso 
 
 Assumindo que a profundidade da camada de particulado que se acumula no filtro aumenta linearmente com o 
tempo para uma velocidade superficial e uma carga de particulados constantes 
 
 
 
TAEGO: AULA 8 – LAVADORES DE PARTICULADOS OU COLETORES ÚMIDOS (SCRUBBERS) – 
REMOÇÃO DE PARTICULADOS 
INTRODUÇÃO 
 Um líquido atomizado (água na maioria das vezes) é usado para capturar particulado 
o O aumento do tamanho aumenta a separação do particulado do fluxo de gás 
 Partículas capturadas pelo líquido e depois lavada pelo líquido 
 Lodo e a lama que se formam podem ser tratados como efluente líquido 
o Água pode retornar para o lavador e a torta pode retornar para o processo 
MECANISMO DE COLETA 
 O dominante é impactação inercial 
o Em partículas pequenas (menor que 0,1 μm de diâmetro) a difusão browniana é mais importante 
TIPOS DE COLETORES ÚMIDOS 
 Câmara de spray gravitacional (spray tower) 
o Uma torre vertical contracorrenteo Gotas d’água grandes para que a velocidade de sedimentação seja maior que 
a velocidade do fluxo de gás 
o Tamanho das gotas são otimizadas para controlar o contato da partícula e 
facilitar a captura das mesmas 
o Conseguem eficiência de até 90% para partículas maiores que 8 μm 
o Eliminadores de névoa 
 São eliminadores de contato onde as finas gotas colidem e vão 
coalescendo até terem peso suficiente para cair 
 Reter líquido arrastado pelo fluxo de gás 
 Arraste ocorre devido ao contato entre as fases líquida e gasosa dos 
processos 
 
 Ciclones de spray (cyclonic spray tower) 
o Gás entra tangencialmente (aumenta força de colisão e velocidade das gotas de água e do fluxo do gás) 
o Eficiência pode ser 95% para partículas maiores que 5 μm 
o Gotas são produzidas por bicos de spray e coletadas por força centrífuga 
o Mais eficiente que spray tower 
 
 
 Venturi scrubber 
o Mais utilizado industrialmente 
o Composto por um duto de Venturi 
o O aumento da velocidade maximiza o 
mecanismo de impactação, maximizando a 
coleta de partículas 
o Na garganta o fluxo de gás atinge sua maior 
velocidade, podendo variar de 30 a 150 m/s 
o Com a energia cinética do gás o líquido de lavagem atomiza-se na garganta do lavador na forma de 
spray (10 a 500 μm) 
o Na atomização ocorre um significativo aumento da área superficial do líquido de lavagem 
 Favorece a transferência de massa 
entre as fases gasosas e líquida, assim 
como a coleta de particulados 
o Conseguem uma eficiência de até 98% para 
partículas maiores que 0,5 μm 
 Podem ser instalados com um ciclone 
o Simples e fáceis de instalar 
 Requer alta variação de pressão 
PROJETO DE SCRUBBER – PENETRAÇÃO DA PARTÍCULA 
 Modelos desenvolvidos para vários tipos de contato gás-líquido, que prediz a penetração para um dado diâmetro 
de partícula 
 Penetração: Ptd é definido como a fração de partículas de um diâmetro específico que não é capturada 
𝑃𝑡𝑑 = 1 − 𝜂𝑑 
ηd = eficiência de remoção de partículas com um diâmetro dp 
 
VANTAGENS E DESVANTAGENS 
 Vantagens 
o Tratam fluxos gasosos com partículas aderentes, umidade e temperaturas elevadas 
o Alta eficiência de remoção 
o Pode manusear pós explosivos e inflamáveis com baixo risco 
o Pode absorver gás e remover particulado 
 Desvantagens 
o Alto custo (ventilação potente para vencer perda de carga e tratamento de efluente) 
o Possibilidade de formação de uma pluma visível 
 
 
 
AULA 9 – TAEGO: ABSORVEDORES (SCRUBBERS – LAVADORES DE GASES) 
INTRODUÇÃO 
 Absorção é uma operação de transferência de massa em que um gás solúvel é removido de um efluente gasoso 
pela dissolução em um solvente líquido 
o Substância fica absorvida no interior do absorvente 
o Absorvedores retém os gases/vapores por tal mecanismo 
 A força motriz para transferência de massa está na diferença de [] do soluto entre as fases líquidas e gasosas 
o + : ocorre absorção 
o – : ocorre dessorção ([poluente] aumenta no gás) 
 Absorvente: água ou líquido orgânico de baixa volatidade 
 Pode ser de simples absorção 
o Líquido absorvente é usado numa única passagem na torre e então disposto 
 Alternativa: separar o poluente do líquido absorvente e separá-lo por destilação ou dessorção 
o O líquido absorvente é usado em um circuito fechado (regenera e recicla) 
 Regeneração: precipitação e sedimentação e neutralização química 
 Absorção efetiva: gás a ser absorvido deve ser bem solúvel/reativo com o líquido (ou o gás se desprende do 
líquido) 
 A dispersão/formação de solução do gás absorvido no líquido poderá ser acompanhado de reações químicas 
 Líquido absorvente 
o Não pode ser muito volátil (evitar emissões secundárias e aumento no consumo) 
o Não pode ser muito corrosivo (evitar gastos com manutenção) 
o Deve ser de baixa viscosidade (facilitar absorção e escoamento) 
o Deve ser de baixa viscosidade, estável e não inflamável 
o Deve ser barato e disponível 
 Equipamentos parecidos com lavadores de gases 
o Diferenças de projeto 
 Coletores: devem ter zonas de alta velocidade para maximizar os efeitos inerciais de contato 
entre as fases 
 Absorvedores: não é necessária alta velocidade; deve haver um tempo de residência alto dos 
gases para maximizar a absorção nas superfícies de contato das gotas e das lâminas de liquido 
formadas no equipamento 
 Indicados para controle de emissões de gases contendo 
o Gases ácidos: HCl, HF e H2S 
o Cloro (Cl2) 
o Amônia (NH3) 
o Dióxido de enxofre (SO2) 
o Hidrocarbonetos leves 
 Com o tempo o solvente tende a ficar saturado pelo soluto 
o Equilíbrio entre a quantidade de gás que entra no líquido e a que sai 
 Eficiência tende a 0 
 Deve ser fornecido ao líquido algum produto que seja reagente com as moléculas do gás 
absorvido 
 Formação de um composto que não se desprende 
 Prolonga eficiência 
 Renovar líquido absorvente 
 Eficiência 
o Depende de 
 Solubilidade entre soluto e solvente 
 Reatividade entre soluto e solvente 
 Área superficial líquida disponível 
 Tempo disponível 
o Absorvedores do tipo venturi e spray são recomendados quando a solubilidade no líquido é muito alta 
 
SISTEMA AQUOSO 
 Usado para remoção de gases solúveis em água 
o HCl, HF e SiF4 
 Solução diluída de soda caustica (5 a 10%) 
o Gases ácidos pouco solúveis: SO2, Cl2, H2S 
 Soluções aquosas acidificadas (H2SO4, H3PO4 ou HNO3) 
o Gases alcalinos: NH3 
 Gás a ser absorvido deve ter uma solubilidade adequada no líquido do absorvedor na temperatura do sistema 
 
SISTEMA NÃO AQUOSO 
 Absorção de SO2 e H2S em fluxos de gases de hidrocarbonetos 
o Monoetanolamina, dietanolamina e trietanolamina; metildietnolamina; dimetilanilina 
 Caros; regeneração é usada 
EQUIPAMENTOS ABSORVEDORES 
 Absorção demanda um grande contato entre gás e líquido 
 Líquido absorvente deve ser disponibilizado em pequenas gotas ou filmes finos 
o Constantemente renovados através de turbulência para prover grande área de contato do líquido para 
transferência de massa e, ao mesmo tempo, uma superfície não saturada do filme para otimizar a força 
motriz 
 Comumente usados 
o Torre de recheio 
 Alcançam altas taxas de eficiência 
 Mais utilizadas para remover gases 
 Excelente contato gás-líquido e transferência de 
massa 
 Material possui pequenas peças para escoar o 
líquido 
 Fornece superfície exigida para reter os 
poluentes 
 Líquido desce e fluxo gasoso sobe 
o Maximiza a força motriz: 
coloca em contato o gás de 
saída com menor [] com o 
líquido absorvente com menor 
[] 
 Pode ser metálico ou cerâmico 
 Geralmente usa plástico 
o Leve, resistente a corrosão e 
barato 
 Eficiência varia entre 70 e 95% 
 Melhor escolha quando o gás é livre de 
particulados 
 
Tipo de recheio Perfil de aplicação 
Anéis de Rasching 
Mais populares e baratos 
Feito de vários tipos de materiais 
Formação de caminhos preferenciais e direcionamento dos 
líquidos para a parede de coluna 
Selas de Berl 
Mais caras que a anterior. Mas mais eficientes 
Maior tendência de formação de caminhos preferenciais 
Apresentam problemas de inundação 
Selas de Intalox 
Mais caro. Mais eficiente 
Problemas de inundação e interrupções indesejadas 
Anéis de Pall 
Material: metal, plástico ou cerâmica 
Boa distribuição de líquido e alta capacidade operacional 
Tendência ao direcionamento de fluxo para as parede 
Anéis espirais 
Simples, duplas ou triplas 
Oferecem contato superficial extra 
Desempenho varia em cada caso 
Anéis de roseta 
Plástico (leveza) 
Caro. Problema de inundação e direciona fluxo para as 
paredes 
Anéis bipartidos 
Usado como primeira camada sobre as grelhas de suporte 
Pouca tendência para formar caminhos preferenciais 
Nenhum direcionamento de fluxo para as paredes 
Anéis “lessing” 
Apresentam tendência de direcionamento do fluxo para as 
paredes da coluna 
Não existem muitos dados disponíveis sobre desempenho 
Umpouco melhores que os anéis de Rasching 
Bolas cerâmicas 
Apresentam razoável eficiência de contato e um leito 
uniforme e autolimpante 
Muita tendência ao direcionamento de fluxo para parede 
Malhas de fios 
Metálicos 
Usados em colunas de dimensões variadas e para uma série 
de equipamentos (colunas de absorção, destilação, lavagem 
e extração líquida 
Altos níveis de eficiência 
 
o Fluxo cruzado 
 Líquido escoa pelo enchimento enquanto os gases 
passam no sentido horizontal 
 O contato entre os dois diferentes fluxos propicia 
as condições necessárias para a absorção dos 
poluentes 
 
o Torre de pratos 
 Líquido escoa passando por vários pratos/bandejas repletas de orifícios, enquanto os gases 
sobem 
 O gás é forçado a passar através de pequenos orifícios, borbulhando através de uma camada de 
líquido através do prato 
 Menos eficiente que as torres de enchimento 
 Mais baratos, leves e fáceis de limpar 
 
Câmara de spray aberto 
 
Câmara de spray ciclônicos 
ELMINADORES DE NÉVOA 
 Barreira física no qual os vapores tocam e se resfriam 
o Condensam e caem de volta no absorvedor 
VANTAGENS 
 Pode atingir eficiência de remoção de 95 a 98% 
 Podem ser usados em uma grande faixa de vazões 
 Pode manusear uma larga faixa de concentração de compostos orgânicos voláteis 
DESVANTAGENS 
 Tratamento do efluente gerado 
 Pode entupir recheio (presença de particulados) 
 Líquido absorvente pode ser transferido para fluxo de gás, podendo criar uma nova preocupação de poluição 
TAEGO: AULA 10 – ADSORVEDORES 
INTRODUÇÃO 
 Em operações de adsorção os sólidos entram em contato com misturas 
líquidas ou gasosas 
o Sólidos porosos com grande área de superfície retendo 
compostos na superfície do sólido 
o Sólidos devem ter habilidade para adsorver na superfície 
componentes dessa mistura 
o Fenômeno possível porque as forças atrativas que existem entre 
os átomos/moléculas/íons mantem os componentes adsorvidos 
na superfície 
 Adsorção física: baixa temperatura; ligação de van der 
Waals; mais de uma camada monomolecular pode ser formada 
 Quimissorção: alta temperatura; ligação covalente/iônica. Apenas uma camada monomolecular 
 Tratamento de efluentes gasosos 
o Adsorção aplicada para tratar grandes volume de gases com baixa [poluentes] 
o Adsorção física é relevante 
o Exemplos: recuperação de solvente, remoção de outros compostos orgânicos (benzeno, etanol e 
tricloroeteno) e remoção de odor 
 No ponto de saturação a superfície do adsorvente fica totalmente coberto com o adsorvato (breakthrough) 
TIPOS DE ADSORVENTES 
 Adsorventes polares: alta seletividade para gases polares 
o Alumina ativada, sílica gel e peneiras moleculares 
o Porém em presença de umidade o adsorvente pode ser ineficiente 
 Carvão ativado 
o Apresenta macro e micro poros 
 Remoção de orgânicos clorados (baixo peso) e pesticidas (alto peso) 
o Átomos neutros de uma única espécie 
 Não há gradiente para atrair e orientar moléculas polares em preferência às não polares 
 Tendem a adsorver todos os gases na proporção das suas concentrações presentes (isotermas) 
 Adsorventes usados em taego são usados em uma coluna de recheio na forma granular para produzir baixa 
resistência ao fluxo 
 Adsorventes potenciais 
o Sólidos apolares: adsorção principal é por mecanismo físico 
 Carvão ativado é o mais usado 
 Remoção de hidrocarbonetos, odor e traços de impurezas 
o Sólidos polares: adsorção por atração polar, mas não há mudança na estrutura da molécula na superfície 
 Óxidos de silicone ou de metais 
 Adsorvem moléculas polares e apolares, mas tem preferência por polares 
o Água, amônia, sulfeto de hidrogênio e dióxido de enxofre 
o Superfície com adsorção química: as moléculas adsorvidas reagem com superfície adsorvente 
 Casca de coco 
o Carvão ativado com grande quantidade de micro poros (retém pequenas moléculas) 
 Umidade reduz eficiência de remoção (poros preenchidos por água 
o Minimizar: gás resfriado antes de passar pelo adsorvedor (remoção de umidade) 
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO 
 Quando um gás entra em uma coluna de recheio com adsorvente, as moléculas são distribuídas entre as fases 
gás e as fases adsorvidas 
o Após um tempo o processo alcança o equilíbrio 
o A quantidade de gás que é adsorvida é dada por: 
𝑎 = 𝑓(𝑃, 𝑇) 
a é a quantidade de gás adsorvida por grama de adsorvente a 0ºC e 760 mmHg (volume do gás/grama ou massa do gás/grama) 
P é a pressão no equilíbrio 
T é a temperatura absoluta 
 Quantidade de gás adsorvida diminui com o aumento da temperatura 
 As isotermas de adsorção que correlacionam pressão e temperatura com a capacidade de adsorção fornecem 
dados importantes para projetos 
 
 Isoterma de adsorção: função que mede a quantidade de material adsorvido por unidade de massa do material 
adsorvente em função da concentração em 
solução em equilíbrio a uma 
temperatura constante 
 Isoterma de Langmuir 
 
 Isoterma de Freundlich 
 
 
ADSORVEDOR DE LEITO FIXO 
 O fluido passa continuamente através do adsorvente, 
que inicialmente está livre de adsorvato 
 O adsorvato é removido pela primeira parte do leito 
fixo, e todo soluto é removido antes de passar pela parte 
restante do leito 
 Chega um momento em que ocorre o transpasse de 
soluto (breakthrough – yb) – info importante de projeto 
 
QUEDA DE PRESSÃO EM ADSORVEDORES 
 Equação semi-empírica de Ergun 
o Estima queda de pressão através de sólidos granulares (lamina e turbulento) 
 
REGENERAÇÃO 
 Regeneração do adsorvente permite sua reutilização 
o Por vapor ou ar quente 
 Se o adsorvato é de interesse a regeneração por vapor é seguida por uma condensação e 
separação do orgânico de vapor condensado por sedimentação 
 Consumo médio de 1 kg de vapor pra 1 kg de carvão 
 
REATIVAÇÃO 
 Carvão ativado pode ser regenerado por um período de 6 a 12 meses 
o Após isso o transpasse ocorre cada vez mais cedo 
o Necessária a reativação do adsorvente ou sua disposição final 
 Reativação: aquecimento em fases, pode chegar a 800ºC 
o Gera perda de adsorvente, que deve ser reposto 
VANTAGENS 
 Tecnologia consolidada 
 Pode atingir altas taxas de remoção (90 a 98%) 
 Pode ser usado numa grande faixa de concentração de adsorvato (50 a 5000 ppm) 
DESVANTAGENS 
 Adsorvato com alto calor de adsorção pode causar incêndio 
 Adsorvente inútil deve ser disposto 
 Finos de carvão regenerado podem sair no fluxo 
 Carvão reduz a eficiência com umidade maior que 50% 
TAEGO: AULA 11 – CONDENSADORES 
INTRODUÇÃO 
 Um ou mais compostos voláteis são separados de uma mistura por saturação (de líquido no vapor na temperatura 
e pressão avaliada) seguido por mudança de fase 
 A mudança de fase pode ser alcançada pelo aumento da pressão do sistema em uma dada temperatura ou por 
redução da temperatura numa pressão constante 
 Quanto menor o ponto de ebulição mais volátil é o composto, mais difícil é a condensação e menor é a 
temperatura necessária para condensação 
 Refrigeração deve ser sempre empregada para atingir temperaturas baixas o suficiente para ter alta eficiência 
de remoção 
 Condensadores são usados para remover compostos orgânicos voláteis e poluentes perigosos quando a [] é de 
5000 ppm (eficiência entre 50 e 90%) 
o Usados como equipamentos de controle de poluição do ar preliminar (antes de adsorvedor ou 
absorvedor) 
TIPOS DE CONDENSADORES 
 De superfície 
o O fluido refrigerante não entra em contato com o 
fluxo de gás 
 Troca de calor pela superfície do 
condensador 
o Tipo mais comum é casco-tubo 
 Refrigerante caminha no interior de 
vários tubos de pequenos diâmetros 
 Compostos a serem condensados 
caminham por fora dos tubos, no casco 
o Fluxo de gás poluente deve ser resfriado à 
temperatura de saturação do material a ser 
removido 
o Fluido não é contaminado – pode ser reciclado 
em um ciclo fechado 
 Assim como o volátil condensadoo Escolha do fluido é baseado na temperatura de condensação necessária 
 
 
 De contato direto 
o O fluido refrigerante entra em contato com o fluxo de gás 
o Fluido refrigerante (água) é aspergido no fluxo de gás 
o Processo de troca térmica 
 Fluxo do ar que contém o material condensável é 
resfriado à temperatura de condensação e então perde 
calor latente de condensação para a transformação de 
fase 
 O balanço da troca térmica entre os fluxos irá determinar 
a quantidade de refrigerante necessária 
o O líquido refrigerante contendo orgânico volátil deve ser tratado 
para ser separado 
o Se o vapor orgânico for solúvel no refrigerante ocorrerá também 
a absorção (aumenta eficiência de remoção)