Aula 1- Gases Industriais

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Processos Industriais
Aula 1: Gases Industriais
INTRODUÇÃO GASES INDUSTRIAIS
Grupo	de
comercialmente
gases fabricados
e	vendidos	para	utilização em aplicações diversas.
INTRODUÇÃO GASES INDUSTRIAIS
A oferta de gases pode ser dividida em gases industriais, gases medicinais e especiais.
Gases Industriais: oxigênio, hidrogênio, dióxido de carbono, dióxido de enxofre, argônio, nitrogênio.
Gases Medicinais: oxigênio, óxido nitroso. Gases Especiais: hélio, misturas, alta pureza.
GASES INDUSTRIAIS
-	Cumprem funções diversas e essenciais para a economia.
-	Alguns deles são matérias-primas intermediárias para a fabricação de outros compostos. Por ex: O2, N2 e H2.
GASES INDUSTRIAIS
Podem ser divididos, quanto ao processo de produção, em dois grupos:
Os derivados do fracionamento do ar atmosférico liquefeito, processo puramente físico (resfriamento e destilação).
Os obtidos por processos químicos.
Gás carbônico – CO2
DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)
Usos industriais:
Como inertizante, na conserva de alimentos
Indústrias de bebidas
Congelante para alimentos
Extintores de incêncio
Matéria-prima para processos químicos (fabricação do ácido salicílico e matéria prima da barrilha)
Propelente em aerossóis
DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)
Efeito Estufa:
DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)
DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)
Características:
O dióxido de carbono é um gás ligeiramente tóxico, inodoro, incolor e de caráter ácido.
O CO2 não é combustível nem alimenta a combustão.
É 1,4 vezes mais pesado que o ar.
FABRICAÇÃO DO CO2 PURO
Gases de combustão de materiais carbonáceos (óleo combustível, gás combustível, coque).
Co-produto das indústrias de fermentação, resultante da degradação da dextrose em álcool e dióxido de carbono;
Co-produto das operações dos fornos de cal, onde se calcinam os carbonatos a óxido;
FABRICAÇÃO DO CO2 PURO
1.	Gases de combustão de materiais carbonáceos (óleo combustível, gás combustível, coque).
O gás de combustão é resfriado, purificado e lavado mediante a passagem por dois lavadores de água. O CO2 é removido pela absorção seletiva, numa solução aquosa de etanolamina.
FABRICAÇÃO DO CO2 PURO
1.	Gases de combustão de materiais carbonáceos (óleo combustível, gás combustível, coque).
O CO2 é purificado num lavador a KMnO4, ficando isento de traços de H2S e de aminas, e é secado.
O CO2 é comprimido, resfriado e liquefeito.
FABRICAÇÃO DO CO2 PURO
1.	Gases de combustão de materiais carbonáceos (óleo combustível, gás combustível, coque).
FABRICAÇÃO DO CO2 PURO
Recuperação de CO2 de fermentação
FABRICAÇÃO DO CO2 PURO
Recuperação de CO2 de fermentação
FABRICAÇÃO DO CO2 PURO
Recuperação de CO2 de fermentação
FABRICAÇÃO DO CO2 PURO
Recuperação de CO2 de fermentação – Exercício em sala
 
Para a produção de CO2, tem-se vários processos, sendo um deles: coproduto das indústrias de fermentação. 
 
Na recuperação dos gases deste processo são utilizadas várias lavagens para o tratamento e qualidade do CO2. 
 
Pesquisar quais as soluções e a funções de cada uma delas no processo de recuperação de CO2.
FABRICAÇÃO DO CO2 PURO
Recuperação de CO2 de fermentação – Exercício em sala
•O primeiro depurador contém uma solução alcoólica diluída - que atua como um purificador preliminar e remove a maior parte do álcool carreado pelo gás.
•Os dois depuradores seguintes, em que o líquido de lavagem é a água desaerada - removem quase todas as impurezas solúveis em água. O líquido de lavagem é bombeado ou para os destiladores ou para os fermentadores, para a recuperação do álcool. 
•Do gasômetro, o gás é conduzido a um depurador contendo K2Cr2O7 em solução - que oxida os aldeídos e os álcoois no gás, que é então resfriado. 
•Num segundo depurador com ácido sulfúrico - completa-se a oxidação e o gás e desidratado. 
•solução de Na2CO3 - o CO2 que sai deste depurador contém um pouco de ácido arrastado, que é eliminado numa torre recheada com coque; quando o ácido é neutralizado, há libertação de CO2. 
Antes de chegar ao compressor, o gás passa por um lavador contendo uma pequena porção de glicerina, para absorver os produtos oxidados e fornecer um gás inodoro ao compressor. 
•O ácido sulfúrico, depois de usado para a desodorização e a secagem, é bombeado para a destilaria, onde é empregado no controle do pH.
LINK: Livro Indústrias de Processos Químicos – R. Norris Shreve, capítulo: 7 – Gases Industriais, pág:86
Gás Sulforoso – SO2
DIÓXIDO DE ENXOFRE (SO2)
Características:
O dióxido de enxofre é um gás, conhecido como anidrido sulfuroso, incolor, não inflamável e de caráter polar.
Solúvel em água e tóxico.
O SO2 é bastante solúvel nas mucosas do trato respiratório e com isso pode provocar irritação.
É 2,63 vezes mais pesado que o ar.
DIÓXIDO DE ENXOFRE (SO2)
Produção na natureza:
Por atividades vulcânicas;
Incêndios florestais;
Combustão do enxofre (ou oxidação de compostos voláteis de enxofre em função da decomposição de matéria orgânica. Ex: oxidação do sulfeto de hidrogênio pelo ar atmosférico.
DIÓXIDO DE ENXOFRE (SO2)
Os centros urbanos e industriais são os principais emissores de SO2 para a atmosfera. Isso, pois esse composto está presente como uma impureza nos combustíveis fósseis, sendo formado majoritariamente (cerca de 80 %) pela queima incompleta de diesel ou petróleo.
INDÚSTRIA DO SO2
Produção de ácido sulfúrico (H2SO4)
Conservante de alimentos
Gás de refrigeração na indústria de bebidas
Fabricação papel sulfite
Indústria de produção de vinho (na forma de H2SO3 e é utlizado para inibir ou interromper a ação de leveduras e bactérias
CHUVA ÁCIDA E SO2
O SO2 e o NO2 são os principais responsáveis.
Acontece em função da sua solubilidade que interage com as moléculas de água e forma o ácido sulfuroso (H2SO3).
O ácido sulfuroso, por sua vez, é oxidado na atmosfera, produzindo o ácido sulfúrico que abaixa o pH da água.
FABRICAÇÃO SO2
Queima de enxofre
Ustulação de sulfetos metálicos (aquecer um sulfeto na presença de oxigênio)
Recuperação de gases de refuge de outras reações
Oxigênio - O2
OXIGÊNIO (O2)
Caracterísitcas físicas: Azulado na fase líquida e incolor na fase gasosa; inodoro nas duas fases; e extremamente frio da fase líquida. Nas condições normais de temperature e pressão apresenta-se na fase gasosa.
Caracterísitcas químicas: Não inflamável, não tóxico, oxidante, não corrosive e acelerador de combustão.
Classe de risco: não inflamável, altamente refrigerado (fase líquida); gás oxidante (fase gasosa).
OXIGÊNIO (O2)
Usos industriais
Indústria metalúrgica: em conjunto com acetileno, é usado para: corte, aquecimento, edurecimento e limpeza de metais.
Indústria química: é utilizado em uma variedade de processos químicos de oxidação.
Saneamento: tratamento de água.
Oxigênio
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O oxigênio é essencial para as atividades de inúmeras indústrias: siderúrgica, química, petroquímica, entre outras.
Na metalurgia, o oxigênio é amplamente utilizado em processos de fundição, corte e solda. O oxigênio aumenta a eficiência de diferentes processos porque reduz a quantidade de combustível necessária, além de reduzir as emissões de dióxido de carbono. Na medicina, o oxigênio é utilizado no tratamento de insuficiência respiratória, na intoxicação por monóxido de carbono e em procedimentos de receptação.
Nos laboratórios, o oxigênio 99,99% e é empregado como agente de branqueamento, como combustível para detecção de chama, como agente combustível para análise elementar, como agente oxidante e para oxidação de silício na fabricação de semi condutores. Quando as atividades analíticas e de laboratório forem complexas e exigirem oxigênio de alta pureza, o nosso ALPHAGAZ 2® com 99,9999% de pureza é a solução ideal. Ambos os graus de oxigênio são fornecidos em cilindros de gás comprimido equipados com válvulas SMARTOP®.
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Oxigênio
Fornecemos	oxigênio	como	componente	de
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diferentes	misturas	gasosas.
oxigênio	em	nitrogênio,	por
Misturas		de exemplo,	são
utilizadas	para	calibraçãona	indústria
automobilística nos testes de emissões em motores. As misturas gasosas contendo oxigênio também são utilizadas em aplicações relacionadas ao meio ambiente, à higiene industrial e segurança, como também em laboratórios.
Oxigênio
Indústrias
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APLICAÇÕES DO OXIGÊNIO LÍQUIDO E GASOSO POR INDÚSTRIA
	Indústria Automotiva e de Transporte - O oxigênio é usado como um gás de corte de plasma, como um gás auxiliar para corte a laser e, às vezes, é adicionado em pequenas quantidades a gases de proteção.
Químicos - Na sua forma mais pura, o oxigênio é usado em muitos químicos importantes como óxido de etileno e dióxido de titânio. Também é usado para aumentar a capacidade de produção de processos de oxidação.
Energia - O uso do oxigênio no lugar do ar atmosférico potencializa a chama de diversos processos industriais, o que aumenta a eficiência energética e melhora a performance operacional, além de reduzir a emissão de gases causadores do efeito estufa.
Indústrias
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Saúde - A White Martins é, há muito tempo, referência no fornecimento de oxigênio medicinal e de equipamentos para armazenagem de oxigênio , frequentemente usados no tratamento e na prevenção da hipoxemia e da hipoxia em clínicas e hospitais.
Siderurgia / Metalurgia - O oxigênio é usado para substituir o ar enriquecido com o objetivo de aumentar a eficiência de combustão na produção de metais ferrosos e não ferrosos.
Farmacêutica e Biotecnologia - Crítico para aplicações de crescimento celular, o oxigênio é usado em fermentadores e biorreatores.
Indústrias
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Papel e Celulose - Como um gás industrial, o oxigênio ajuda a atender às normas ambientais rigorosas por meio do uso em deslignificação, extração oxidativa e tratamento de águas residuais.
Refino - O oxigênio é amplamente usado em refinarias para aumentar a capacidade de plantas de Craqueamento Catalítico de Fluidos (FCC) e Unidades de Recuperação de Enxofre (SRU), além de melhorar as operações de tratamento de efluentes.
Indústrias
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Tratamento de Água e Efluentes - O oxigênio pode complementar ou mesmo substituir o ar na base de aeração para maximizar a capacidade de tratamento, minimizar as emissões de VOCs, reduzir o odor e a espuma e aumentar a flexibilidade. Também é usado como um gás de alimentação para gerar ozônio para desinfecção da água.
Metal – Mecânica - O oxigênio é usado como um gás para corte de plasma e como um gás auxiliar para corte a laser e, em alguns casos, é adicionado em pequenas quantidades a gases de proteção.
Ofertas de Oxigênio
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Packaged - Gases envasados em cilindros. Atendem os clientes de menor porte de diversos segmentos, como pequenas oficinas mecânicas e laboratórios de análises clínicas. A White Martins possui 650 mil cilindros e realiza cerca de 8 milhões de enchimentos por ano.
Líquidos - Gases que passaram pelo processo de liquefação e entraram em estado líquido. São destinados aos clientes de médio porte. O atendimento a esse público demanda uma estrutura de logística multimodal, já que o fornecimento é feito por meio de reservatórios criogênicos móveis até os tanques dos clientes. A média de entregas mensais desta modalidade é da ordem de 20 mil.
Ofertas de Oxigênio
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Gasodutos - Nossos sistemas de abastecimento por meio de gasodutos oferecem flexibilidade e economia para clientes que consomem diariamente volumes muito grandes de gás. Nossos dutos são projetados para levar o produto até as instalações do cliente.
Produção On Site - Para os clientes de consumo contínuo, são montadas plantas de separação de ar criogênicas dentro das instalações do próprio cliente. Este modelo de abastecimento permite o fornecimento ininterrupto de gás com segurança e comodidade.
Hidrogênio - H2
Hidrogênio
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O hidrogênio é um gás valorizado por suas propriedades reativas e protetoras.
Muitas indústrias, tais como a de eletrônicos, alimentos, vidro, produtos químicos, refino de petróleo e outras, podem se beneficiar com suas propriedades únicas com o propósito de melhorar a qualidade de seus produtos, otimizar o desempenho e reduzir custos em seus processos.
O hidrogênio muito puro é o hidrogênio comercial - bombonas ou tanques.
Fabricação de hidrogênio
Eletrólise de água alcalinizada
Reforma de hidrocarbonetos a vapor.
Oxidação	parcial de HC
Utilidades de H2
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Refinaria
Embora o hidrogênio seja usado na produção de diversos produtos industriais e de consumo, a aplicação de maior volume é a de "hidrogênio para refinaria“. Refinarias de petróleo utilizam hidrogênio para fazer combustíveis com menos teor de enxofre e de queima mais limpa e menos poluentes.
Em geral, o barril de petróleo bruto processado tem se tornado mais pesado (maior proporção de carbono-para-hidrogênio) e mais ácido (mais enxofre). Por meio de reação química, o hidrogênio torna mais leve o petróleo bruto pesado e permite a remoção do enxofre. Isso permite que as refinarias de petróleo produzam misturas de produtos de maior valor, como a gasolina, e atendam as especificações cada vez mais rigorosas sobre combustíveis com baixo teor de enxofre.
Utilidades de H2
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Energia a partir do hidrogênio
O uso do hidrogênio como fonte comercial de energia pode estar em seus primeiros passos, no entanto, grandes avanços estão sendo feitos todos os dias. Desafios para a economia do hidrogênio incluem a integração de sistemas, a criação de uma infraestrutura de abastecimento e o ganho da aceitação do consumidor.
Aplicações de combustão interna e de células de combustível e em
projetos de demonstração, em parceria com a indústria e o governo.
Iniciativas para tornar o hidrogênio direto economicamente viável; p.ex., a reforma e geração, tecnologias de armazenamento, componentes de abastecimento e infraestrutura de hidrogênio.
Membro ativo e conhecedor de comitês de desenvolvimento de códigos e
normas, que são fundamentais para o avanço da economia do hidrogênio.
Benefícios do hidrogênio hoje
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Reduz o enxofre em combustíveis e o dióxido de enxofre correspondente, que causa a chuva ácida.
Permite que os catalisadores removam outros poluentes dos combustíveis de transporte, como o óxido nitroso (NOx), partículas e compostos orgânicos voláteis (COV), que causam problemas respiratórios.
•
Ajuda	a
conservar
recursos
naturais	preciosos,
permitindo	que	os
refinadores	aumentem	a	quantidade	de	combustível
que	pode	ser
produzida a partir de cada barril de petróleo bruto.
Permite que as refinarias usem todas as qualidades do petróleo bruto, independentemente de quão pesado ou ácido ele seja.
Benefícios do hidrogênio amanhã
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O combustível com a queima mais limpa e mais eficiente - Pode ser usado para produzir eletricidade em uma célula de combustível para a opção mais limpa ou em um motor de combustão interna, onde as emissões ainda são significativamente menores em relação aos demais combustíveis.
Pode	produzir	eletricidade	e	a	eletricidade	pode	produzir	hidrogênio,
criando um ciclo de energia que é renovável e inofensiva para o meio
ambiente
Nitrogênio - N2
NITROGÊNIO (N2)
Caracterísitcas físicas: Inodoro, incolor, extremamente frio em fase líquida; nas condições normais de Temperature e Pressão (CNTP) apresenta-se na fase gasosa.
Caracterísitcas químicas: Inerte, não inflamável, não tóxico e não corrosivo.
Classe de risco: não inflamável e altamente refrigerado (fase líquida); gás não inflamável (fase gasosa).
NITROGÊNIO (N2)
Usos Industriais
- Nitratos e outros compostos de nitrogênio são muito utilizados como fertilizantes e em explosivos.
NITROGÊNIO (N2)
Usos Industriais
- Agente refrigerante, para armazenamento e transporte de produtos em baixa temperatura.
Nitrogênio
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A	Air	Liquide	Brasil	fornece	nitrogênio	em	estado
industriais.	Por	exemplo,
líquido	e	gasoso	para	inúmeros	processos
refinarias	e	usinas
petroquímicas necessitam de grandes volumes de nitrogênio gasoso nos seus processos de blanketing, para purga deoxigênio e umidade. Por sua vez, as indústrias de alimentos e bebidas necessitam de nitrogênio líquido e gasoso para processamento e acondicionamento de alimentos, como também para manter a temperatura adequada durante o período de armazenamento e transporte.
A Air Liquide é líder mundial no fornecimento de gás nitrogênio nas formas líquida e comprimida comprimido e de nitrogênio líquido em diferentes graus de pureza e concentrações.
Em muitas indústrias o nitrogênio é utilizado em menores quantidades para limpeza de instrumentos analíticos. Gases especiais de alta pureza são fornecidos a pronta entrega, os quais atendem diversas exigências regulatórias.
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Nitrogênio
Indústrias
APLICAÇÕES DO GÁS NITROGÊNIO E DO NITROGÊNIO LÍQUIDO POR INDÚSTRIA
Indústria Automotiva e de Transporte - Linhas de montagem, nível 1s e nível 2s usam nitrogênio em combinação com outros gases de soldagem para soldar autopeças, chassis, silenciadores e outros componentes devido à sua capacidade de oferecer a atmosfera necessária para produzir soldas adequadas com qualquer material. É também um importante componente de segurança em airbags.
Químicos - Usado como um gás de pressurização, o nitrogênio pode ajudar a impulsionar líquidos através de gasodutos. Também é usado para abrigar materiais sensíveis a hidrogênio do ar e para remover químicos
orgânicos voláteis de correntes de processo.
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Energia - Por ser inerte, o nitrogênio é usado como um agente de cobertura para separar produtos sensíveis e processos do ar. Também é usado como um agente de purga em tubos e equipamentos para evitar a contaminação.
Alimentos e Bebidas - O nitrogênio é um agente criogênico essencial em resfriamento, refrigeração e congelamento de alimentos. Devido às suas temperaturas extremamente baixas, o congelamento por imersão em nitrogênio líquido é o método de congelamento mais eficaz para produzir alimentos de Congelamento Individual Rápido (IQF). O nitrogênio também desempenha um papel fundamental na redução da deterioração, descoloração e perda de sabor, garantindo resistência à embalagem de varejo.
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Saúde - O nitrogênio NF é usado como um criógeno para congelar e preservar sangue, tecidos e outros materiais biológicos e para congelar e destruir tecidos doentes por meio de criocirurgia. É usado ainda para impulsionar equipamentos médicos.
Siderurgia / Metalurgia - Gás de transporte e purga na produção de aço, o nitrogênio é usado para evitar a oxidação e é um componente essencial no processo de tratamento térmico.
Petróleo e Gás - A indústria de petróleo e gás natural utiliza nitrogênio para aumentar significativamente a produção de petróleo e gás e melhorar a eficiência operacional.
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Farmacêutica	e
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Biotecnologia	-	O	nitrogênio	é
frequentemente usado para purga, transferência de pressão, mistura e cobertura – protegendo um processo da intrusão contra a penetração de umidade, oxidação, degredação e contaminação. O nitrogênio líquido é usado para controlar a temperatura em aplicações de resfriamento de reatores e para preservar amostras biológicas.
Refino - Gás usado para revestir tanques de armazenamento e tubos de purga, o nitrogênio também pode remover Componentes Orgânicos Voláteis (VOCs) de correntes de processos químicos e efluentes, além de reduzir as emissões de VOCs.
Metal – Mecânica - Na soldagem de tubos de aço inoxidável, o nitrogênio é usado como um gás de purga. É também usado como um gás auxiliar para corte a laser e potencializa o corte de plasma.
Ofertas de Nitrogênio
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Packaged - Gases envasados em cilindros. Atendem os clientes de menor porte de diversos segmentos, como pequenas oficinas mecânicas e laboratórios de análises clínicas. A White Martins possui 650 mil cilindros e realiza cerca de 8 milhões de enchimentos por ano.
Líquidos - Gases que passaram pelo processo de liquefação e entraram em estado líquido. São destinados aos clientes de médio porte. O atendimento a esse público demanda uma estrutura de logística multimodal, já que o fornecimento é feito por meio de reservatórios criogênicos móveis até os tanques dos clientes. A média de entregas mensais desta modalidade é da ordem de 20 mil.
Produção On Site - Para os clientes de consumo contínuo, são montadas plantas de separação de ar criogênicas dentro das instalações do próprio cliente. Este modelo de abastecimento permite o fornecimento ininterrupto de gás com segurança e comodidade.
Serviço de Bombeamento de Nitrogênio Móvel - Nossa frota de caminhões de bombeamento de nitrogênio móvel que oferece um suprimento contínuo e dedicado de nitrogênio 99,9% puro ou mais, em uma ampla gama de temperaturas, pressões e taxas de fluxo.
Gasodutos - Nossos sistemas de abastecimento por meio de gasodutos oferecem flexibilidade e economia para clientes que consomem diariamente volumes muito grandes de gás. Nossos dutos são projetados para levar o produto até as instalações do cliente.
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FABRICAÇÃO DO N2