REDUÇÃO DO TEMPO DE REGENERAÇÃO DE SECADORES DE PROPENO

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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL 
PRÓ-REITORIA ACADÊMICA 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
RENATO LUIZ DE SOUZA JUNIOR 
 
 
 
 
REDUÇÃO DO TEMPO DE REGENERAÇÃO DE SECADORES DE 
PROPENO 
 
 
 
 
 
Professor Orientador: Silvia Dani 
 
 
 
 
 
Canoas 
2016 
 
 
 
UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL 
PRÓ-REITORIA ACADÊMICA 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
2016 
 
 
 
 
REDUÇÃO DO TEMPO DE REGENERAÇÃO DE SECADORES DE 
PROPENO 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso (TCC 2) 
apresentado como requisito parcial para a obtenção 
do grau de Engenheiro Químico da Universidade 
Luterana do Brasil. 
 
 
 
Professor Orientador: SILVIA DANI 
 
 
 
Canoas 
2016 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATÓRIA 
 
Primeiramente a Deus, acima de todas as 
coisas. Ao meu pai pelos conselhos sábios, à minha 
mãe pela dedicação incansável, ao meu irmão pelas 
orações incessantes e aos amigos e namorada pelo 
apoio incondicional. Jamais chegaria até aqui, se 
faltasse alguma peça dessa engrenagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradeço a Deus por me dar força para seguir 
em frente e levantar a cabeça quando eu pensei em 
desistir. 
Aos meus pais e irmão por toda a paciência, 
dedicação e apoio durante essa longa jornada, na 
qual inúmeras vezes abri mão da presença da família 
para me fazer presente diante de livros e cadernos. 
Agradeço aos colegas e professores que 
fizeram parte de uma importante história na minha 
vida, e que de alguma maneira, ajudaram a ser a 
pessoa e o profissional que hoje sou. 
Agradeço a disponibilidade em me auxiliar de 
todos os colegas de trabalho da Braskem S.A, mas 
principalmente da Engenheira de Processos Viviane 
Muck e do especialista de operação Tiago Lima Fleck 
que junto comigo, viveram a construção dessa 
monografia. 
Agradeço à professora Silvia Dani, pelas 
dicas, paciência e orientações para o presente 
trabalho, sempre auxiliando de forma crítica e 
construtiva. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Que teu coração deposite toda sua 
confiança no Senhor e não se apoie na sua 
própria sabedoria. Lembre-se de Deus em tudo 
que fizer, e ele lhe mostrará o caminho certo”. 
(Prov. 3: 5-6) 
 
 
 
RESUMO 
Em uma indústria petroquímica a variedade de equipamentos bem como 
a complexidade de elementos presentes em um único processo é inegável. São 
diversos subprocessos, cada um deles com inteirações de fluidos e operações 
unitárias de diferentes espécies. Atualmente, ajustes de processo com foco na 
redução energética e maior disponibilidade de equipamento são de grande valia. 
Para purificação e retirada de moléculas de água livre contidas na carga do 
propeno e propano, são usados equipamentos secadores com adsorvedores de 
umidade. Utiliza-se o secador por determinado tempo estipulado ou até que seu 
componente interno sature, e após isso, o mesmo deve ser regenerado para que 
possa retornar à operação. É nesse ponto que foi possível realizar uma análise 
em relação ao aproveitamento do tempo utilizado para a regeneração do 
adsorvente, avaliando a real necessidade de tempo usado para esse processo, 
bem como o gasto energético que o implica. A partir disso, iniciou-se uma 
sequência de análises nos equipamentos em questão, afim de mapear a real 
curva de dessorção para assim encontrar um ponto ótimo, com segurança 
operacional, para se realizar o processo de regeneração e retornar com o 
equipamento a plenas condições, sem prejuízos ao sistema. Ao final das 
análises, pode-se perceber que existe uma grande influência do tempo de 
campanha do leito em relação ao tempo que é possível realizar a regeneração. 
Para um leito que está em fim de campanha, existe a possibilidade de diminuição 
no tempo de regeneração de forma considerável, já para um adsorvente com 
baixo tempo de campanha, essa mudança fica dificultada. 
 Palavra chave: adsorção; petroquímica; secadores de propeno; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
In a petrochemical industry range of equipment and the complexity of 
elements in a single process is undeniable. There are several subprocesses, 
each with inteirações fluids of different species and unit operations. Currently, 
process adjustments focus on energy reduction and increased availability of 
equipment are of great value. For purification and removal of free water 
molecules contained in charge of propylene and propane, are used equipment 
dryers with moisture adsorbents. It uses the dryer for a certain stipulated time or 
until its internal component saturate, and after that, it must be regenerated so you 
can return to operation. It is at this point that it was possible to conduct an analysis 
in relation to the use of time used for regeneration of the adsorbent, assessing 
the actual need for time used for this process, as well as energy expenditure that 
entails. From this began a series of tests on the equipment concerned, in order 
to map the actual desorption curve for so finding a great spot, with operational 
safety, to carry out the regeneration process and return the equipment to full 
conditions without damage to the system. At the end of the analysis, it can be 
seen that there is a large influence of the absorbent campaign time relative to the 
time that is possible to perform regeneration. To a absorbent that is at the end of 
the campaign, there is the possibility of considerably decrease in regeneration 
time, as an adsorbent for low campaign time, this change is difficult. 
 
Keyword: adsorption; petrochemicals; Propylene dryers; 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE QUADROS 
 
Quadro 1 - Parâmetros operacionais do Secador 01 ....................................... 37 
Quadro 2 - Amostra X tempo de regeneração .................................................. 45 
Quadro 3 - Datas das sequências de amostras ............................................... 45 
Quadro 4 - Resultados das análises Secador 01A ........................................... 50 
Quadro 5 - Resultados das análises Secador 01B ........................................... 51 
Quadro 6 – Resultados das análises Secador 01A .......................................... 51 
Quadro 7 - Resultados das análises Secador 01B ........................................... 52 
Quadro 8 - Valores médios das análises por ponto amostral Secador 01A ..... 53 
Quadro 9 - Valores médios das análises por ponto amostral Secador 01B ..... 54 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Espontaneidade da reação em função da energia livre de Gibbs .. 15 
Tabela 2 – Comparativo entre fisissorção e quimissorção ............................... 18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 - Processo de adsorção ..................................................................... 13 
Figura 2 - Zeólitas sintéticas. ............................................................................ 22 
Figura 3 - Zeólita natural. ................................................................................. 22 
Figura 4 - Classificação das isotermas. ............................................................ 23 
Figura 5 - Processo de secagem do propeno................................................... 31 
Figura 6 - Esquema de regeneração dos secadores ........................................ 35 
Figura 7 - Evolução da temperatura na regeneração. ...................................... 38 
Figura 8 – Patamar de 18 horas do leito a 170°C ............................................ 39 
Figura 9 - Analisador em linha do processo do Secador 01 ............................. 40 
Figura 10 - Ponto de coleta vaso secador 01 A................................................43 
Figura 11 -Ponto de coleta vaso secador 01 B ................................................. 43 
Figura 12 - Recipiente para coleta das amostras (bala metálica) ..................... 44 
Figura 13 - Dispositivo Shaw de análise .......................................................... 47 
Figura 14 - Equipamento Shaw. ....................................................................... 49 
Figura 15 – Curva de dessorção Secador 01A................................................. 52 
Figura 16 - Curva de dessorção Secador 01B. ................................................ 53 
Figura 17 - Curva de dessorção média Secador 01A ....................................... 54 
Figura 18 - Curva de dessorção média Secador 01B ....................................... 55 
Figura 19 - Modelo de obsolência lognormal.................................................... 57 
Figura 20 - Lognormal análise 1 Secador 01A ................................................. 58 
Figura 21- Lognormal análise 2 Secador 01A .................................................. 58 
Figura 22 - Lognormal análise 3 Secador 01A ................................................. 59 
Figura 23 - Lognormal análise média do Secador 01A .................................... 59 
Figura 24 - Lognormal análise 1 Secador 01B ................................................. 60 
Figura 25 - Lognormal análise 2 Secador 01B ................................................. 60 
Figura 26 - Lognormal análise 3 Secador 01B ................................................. 61 
Figura 27 - Lognormal análise da média do Secador 01B ............................... 61 
 
 
 
LSTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E UNIDADES 
 
Ǻ: Agstron 
b: constante de adsorção no equilíbrio 
C: Concentração de 𝑖 na fase líquida 
Ce: concentração do soluto no equilíbrio 
Bx (x= numeral): bomba centrífuga 
cal: caloria 
C3P: propeno grau polímero 
C3Q: propeno grau químico 
DU: dreno úmido 
Ec: energia cinética 
Ei: energia de iteração 
Eq.: equação 
GLP: gás liquefeito de petróleo 
J: joule 
J/mol.K: Joule por mol Kelvin 
K: Kelvin 
Ka: constante de adsorção 
Kd: constante de dessorção 
MAPD: metil-acetileno e propadieno 
ppm: parte por milhão 
mg: miligrama 
m: metro 
PE: polietileno 
PP: polipropileno 
PVC: policloreto de vinila 
PSV: pressure switch valve (válvula de segurança de pressão) 
Px (x= numeral): permutador 
qmax:capacidade máxima de adsorção do sorvente 
rads:taxa de adsorção 
rdes:taxa de dessorção 
s: segundo 
S.A: sociedade anônima 
 
 
T: temperatura 
TFP: torre fracionadora de propeno 
UNIB: unidade de insumos básicos 
VA: vapor de alta pressão 
VC: válvula de controle 
Vx (x= numeral): vaso 
ΔG: energia livre de Gibbs 
ΔS: variação de entropia do sistema 
ΔH: variação de entalpia do sistema 
°C: grau Celsius (unidade de medida de temperatura) 
𝜽𝒊:fração da superfície ocupada por um soluto adsorvido 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
INTRODUÇÃO...................................................................................................10 
1. OBJETIVOS ............................................................................................... 12 
1.1 OBJETIVOS GERAIS ............................................................................. 12 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................. 12 
2. REFERENCIAL TEÓRICO ........................................................................ 13 
2.1 ADSORÇÃO ........................................................................................... 13 
2.2 FENOMENOS DE ADSORÇÃO E DESSORÇÃO .................................. 15 
2.3 ADSORÇÃO FÍSICA .............................................................................. 16 
2.4 ADSORÇÃO QUÍMICA ........................................................................... 16 
2.5 COMPARAÇÃO ENTRE QUIMISSORÇÃO E FISISSORÇÃO............... 17 
2.6 LEITOS ADSORVENTES ....................................................................... 18 
2.6.1 ALUMINA ATIVADA ............................................................................ 18 
2.6.2 CARVÃO ATIVADO ............................................................................ 19 
2.6.3 SILICA-GEL ........................................................................................ 19 
2.6.4 ZEÓLITAS ........................................................................................... 19 
2.6.5 ZEÓLITAS SINTÉTICAS ..................................................................... 21 
2.6.6 ZEÓLITAS NATURAIS ........................................................................ 22 
2.7 ISOTERMAS DE ADSORÇÃO ............................................................... 23 
2.7.1 MODELO DE ISOTERMA DE LANGMUIR ......................................... 24 
2.8 PROCESSO DE DESSORÇÃO ............................................................. 26 
2.8.1 REGENERAÇÃO POR TEMPERATURA (TSA) ................................. 27 
2.8.2 REGENERAÇÃO POR PRESSÃO (PSA) ........................................... 28 
2.8.3 REGENERAÇÃO POR ARRASTE COM PURGA DE GÁS ................ 29 
2.8.4 REGENERAÇÃO POR DESLOCAMENTO QUÍMICO ........................ 29 
2.9 PROCESSO DE SECAGEM DO PROPENO (BRASKEM, 2013) .......... 30 
2.9.1 DESCRITIVO OPERACIONAL (BRASKEM, 2013) ............................. 31 
2.9.2 VASOS SECADORES DE PROPENO (BRASKEM, 2013) ................. 32 
 
 
2.9.3 PROCESSO DE REGENERAÇÃO (BRASKEM, 2013) ...................... 34 
2.10 DADOS OPERACIONAIS DE PROCESSO (REGENERAÇÃO E 
OPERAÇÃO) .................................................................................................... 37 
3. METODOLOGIA ........................................................................................ 41 
3.1 MÉTODOS ............................................................................................. 41 
3.2 COLETA DE AMOSTRAS ...................................................................... 41 
3.3 PONTO DE COLETA ............................................................................. 42 
3.4 MATERIAIS ............................................................................................ 44 
3.5 MÉTODO PARA AMOSTRAGEM .......................................................... 44 
3.6 MÉTODO DE ANÁLISE .......................................................................... 46 
3.7 DIVULGAÇÃO DOS RESULTADOS DAS ANÁLISES ........................... 49 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................... 50 
4.1 REALIZAÇÃO DAS AMOSTRAGENS .................................................... 50 
4.2 DETERMINAÇÃO DAS CURVAS DE DESSORÇÃO ............................. 51 
4.3 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ........................................................ 55 
4.4 REDUÇÃO DO CONSUMO DE VAPOR ................................................ 56 
4.5 ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS DADOS .................................................. 57 
CONCLUSÃO ................................................................................................... 63 
SUGESTÃO PARA TRABALHOS POSTERIORES ......................................... 65 
REFERÊNCIAS ................................................................................................ 66 
ANEXOS .......................................................................................................... 68 
10 
 
INTRODUÇÃO 
Em tempos de crise e com o crescente aumento de concorrência em diversos 
setores da indústria, a otimização de processos, diminuição de custos e a redução do 
consumo de energia têm sido a tônica da maioria dos estudos desenvolvidos nas 
grandes empresas. 
Alguns processos produtivos são muitas vezes consolidados e eficientes o 
bastante para não sofrerem grandes modificações estruturais ou conceituais, no 
entanto suportame necessitam de melhorias continuas, principalmente em relação à 
otimização energética e aproveitamento dos recursos disponibilizados, tornando o 
mesmo mais rentável, mais ajustado, com menor percentual de perdas, e 
consequentemente, mais sustentável. 
Dentro do processo produtivo de uma planta petroquímica, tendo em vista sua 
enorme complexidade, diversos são os processos unitários utilizados para se obter os 
produtos desejados. Dentre estes processos estão os processos de secagem e seus 
respectivos vasos secadores nos quais este fenômeno ocorre. No processo de 
obtenção de propeno, que é monômero para obtenção do polipropileno (PP), existem 
vasos secadores para remoção de traços de água e metanol do produto (BRASKEM, 
2013). 
Na etapa de secagem ocorre a remoção de moléculas de água livre 
provenientes da carga e estas ficam adsorvidas em um leito específico. Este, após um 
determinado tempo de campanha se satura e precisa entrar em um processo de 
regeneração, a fim de torná-lo eficiente novamente (BRASKEM, 2013). 
Após um evento operacional de emergência, um dos vasos do primeiro 
processo de secagem de propeno foi colocado em operação na metade do tempo 
recomendado e observou-se um comportamento praticamente inalterado se 
comparado com o mesmo vaso secador com o processo de regeneração com o tempo 
total recomendado. 
11 
 
Através disso, visualizou-se uma brecha para uma melhoria operacional, 
podendo realizar uma diminuição no tempo de regeneração do vaso secador, o que 
acarretaria em uma redução de custo direto e efetivo, juntamente com uma maior 
disponibilidade de equipamento. 
O leito usado para realizar a etapa de secagem no processo produtivo tem 
como característica a adsorção e, os compostos adsorventes tem como 
características importantes suas propriedades de superfície, como polaridade, área 
de superfície, e quanto melhores essas particularidades, mais eficiente a capacidade 
de adsorção. Os tamanhos dos poros também ajudam a definir a capacidade adsortiva 
de um material, sendo que microporos maiores deixam o mesmo mais acessível às 
moléculas a serem adsorvidas (SUZUKI, 1990). 
O processo adsortivo é espontâneo e ocorre entre um fluído, gasoso ou líquido, 
em que suas moléculas se agrupam na superfície de algum sólido especifico, que 
devido a sua maior ou menor porosidade, tem a sua capacidade de adsorção definida. 
Esse processo pode ser reversível ou irreversível, dependendo se a natureza da 
adsorção é física ou química. 
Desta forma, o presente documento, apresentará um estudo sobre a de 
redução no tempo de regeneração dos secadores de propeno, com o intuito de 
diminuição de custos energéticos e por consequência diminuição dos custos 
produtivos, tendo impacto direto no custo efetivo do produto, além do beneficio 
ambiental e aumento na confiabilidade produtiva. 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
1. OBJETIVOS 
 Os objetivos estão dispostos em geral e específicos. 
1.1 OBJETIVOS GERAIS 
O presente trabalho tem como objetivo geral, um estudo de viabilidade de 
redução do tempo utilizado para regeneração nos vasos secadores de propeno do 
primeiro processo de secagem do mesmo. 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 Os objetivos específicos serão: 
 Avaliar o impacto da mudança do tempo de regeneração, tanto no vaso secador 
quanto no processo produtivo, avaliando a viabilidade de diminuição do tempo 
de regeneração, analisando economicamente a possível redução do uso de 
vapor para aquecer o metano de regeneração. 
 Caracterizar as curvas de dessorção do vaso secador estudado para 
comprovar que o mesmo pode ser regenerado em menor tempo. 
 
13 
 
2. REFERENCIAL TEÓRICO 
 
Para que haja uma compreensão do presente estudo, é necessário fornecer 
uma fundamentação teórica adequada e condizente com o tema, no qual será descrito 
a seguir. 
 
2.1 ADSORÇÃO 
O processo de adsorção é definido como sendo um empobrecimento ou 
enriquecimento de um ou mais componentes de uma fase em uma interface, seja ela 
sólido-líquido ou gás-sólido (EVERETT, 1972). O adsorvato é o componente que se 
une a superfície do adsorvente, e este é a fase sólida que retém a fase líquida ou 
gasosa em sua superfície. Já o processo responsável pela remoção dessas partículas 
da superfície do adsorvente se chama dessorção. 
Uma substância que a superfície produz o fenômeno da adsorção pode ser 
chamado de adsorvente. O adsorvito é o fluído que está em contato com o material 
adsorvente e o adsorbato é a espécie ou as espécies químicas retidas pela superfície 
do adsorvente, conforme segue figura 01: 
 
Figura 1 - Processo de adsorção 
14 
 
A quantidade de componentes e a concentração que é capaz de ser capturada 
pela superfície do adsorvente, dependem de inúmeros fatores, sendo que um material 
considerado um adsorvente eficiente deve possuir, entre outros fatores, uma área 
específica alta, como por exemplo a sílica gel, que tem de 340 m²/g a 800 m²/g, 
equivalendo a materiais altamente porosos (RUTHVEN, 1984). 
Algumas forças atrativas são responsáveis pela atração da superfície com 
algumas partículas, dos quais se podem citar as forças específicas e forças não 
específicas. 
 Forças específicas: está relacionado com características do componente 
e moléculas. Como por exemplo, forças atrativas de pontes de 
hidrogênio. 
 Forças não específicas: estas forças estão sempre presentes nas 
moléculas e podem ser chamadas de forças dispersivas ou forças de 
London, estas pertencentes as forças de Van der Waals e dipolo-dipolo. 
Portanto, mesmo que tenha ausência de alguma iteração especifica como as 
pontes de hidrogênio, sempre haverá outras atrações presentes, para que haja 
atração da fase gasosa ou líquida para a interface sólida. O fenômeno de adsorção é 
espontâneo tendo, portanto, variação na energia de Gibbs negativa (ΔG < 0). Já em 
termos de entropia também diminui com o processo de adsorção, sendo que a 
desordem das moléculas é menor quando estão adsorvidas (ΔS < 0). Com essas 
características, conclui-se que a variação de entalpia do sistema vai ser menor que 
zero, caracterizando um processo exotérmico (SCHMAL, 2010). 
A energia livre de Gibbs é definida pela equação 1: 
∆G=∆H-T∙∆S (eq. 1) 
Onde: 
ΔG = Energia livre de Gibbs (J/mol). 
ΔH = Variação de entalpia do sistema (informa a variação de energia em 
pressão constante) (J/mol). 
T = Temperatura do sistema (K). 
15 
 
ΔS = Variação da entropia do sistema, variação de energia conforme o estado 
de liberdade entre as partículas, quantificando sua desordem (J/mol.K) (CASTELLAN, 
1986). 
A variação de energia livre de Gibbs representa numericamente a quantidade 
de energia necessária para que seja realizado um trabalho útil, na sua mudança de 
estado, ou então pode ser simplesmente definida como uma forma de medir o trabalho 
máximo realizado durante um processo. A espontaneidade da reação e sua relação 
com a energia livre de Gibbs pode ser definida conforme mostra a Tabela 1: 
Tabela 1 – Espontaneidade da reação em função da energia livre de Gibbs 
ΔG = 0 Sistema atingiu equilíbrio dinâmico 
ΔG > 0 Processo não espontâneo 
ΔG < 0 Processo espontâneo 
Fonte: MOORE, 1976. 
 
2.2 FENOMENOS DE ADSORÇÃO E DESSORÇÃO 
Os sistemas, independentes do seu estado físico, líquido, sólido ou gasoso, 
possuem dois tipos de energia: energia cinética (Ec) e energia de interação (Ei). 
a) Energia Cinética (Ec): também chamada de energia térmica, esta 
energia dá movimentos como translação, rotação e vibração às 
partículas presentes no sistema, independente da espécie, sejam estas 
átomos, moléculas ou íons (SCHMAL, 2010). 
b) Energia de Interação (Ei): esta ocorre entre as partículas, nas quais 
podemos citar como exemplo as forças de Van der Waals e as forças 
eletrostáticas (SCHMAL, 2010). 
As propriedades do sistema podem ser interpretadas através de algumas 
relações entre as energias cinética (Ec) e deinteração (Ei). Quando a Ec for muito 
maior que a Ei, indica que as moléculas têm um grande grau de liberdade, tendo suas 
distancias variáveis. Sendo assim, seu volume passa a ser função de pressão, 
temperatura e número de mols do sistema, correspondendo consequentemente aos 
gases ideais (SCHMAL, 2010). 
16 
 
Já quando a Ec for aproximadamente o valor da Ei, a mobilidade e liberdade 
das moléculas ou átomos do sistema é bem menor. Existe uma movimentação das 
moléculas, mas a distância entre elas se torna pequena. Nesse caso, o volume do 
sistema acaba não dependendo da pressão do mesmo, mas sim apenas da 
temperatura e do número de moléculas, sendo representado então pelo estado líquido 
(SCHMAL, 2010). 
Ao verificar o Ec muito menor que o Ei, a movimentação das moléculas ou 
átomos é praticamente nula, tendo apenas como a energia vibracional dos mesmos 
como movimentação. Neste caso, o volume do sistema depende apenas do número 
de moléculas e corresponde pelo estado sólido, ou então por moléculas adsorvidas 
sobre os sólidos (SCHMAL, 2010). 
2.3 ADSORÇÃO FÍSICA 
Para iterações intermoleculares como forças de Van der Waals e dipolo-dipolo, 
e se apenas essas forças agirem sobre o adsorvato e a superfície do material 
adsorvente, esse tipo de adsorção pode ser chamado de adsorção física ou 
fisissorção. Neste caso, como as ligações são consideradas fracas, os calores de 
adsorção também são baixos, podendo ser comparado ao calor de vaporização do 
adsorvato, e um pequeno aumento na temperatura diminui de forma considerável a 
quantidade adsorvida (CASTELLAN, 1986). 
A fisissorção, como possui baixa energia de iteração com a superfície e a 
ausência de uma energia de ativação no processo de adsorção, esta ocorre em 
temperaturas baixas e atinge um estado de equilíbrio rapidamente, podendo ser 
inclusive revertida. Sua energia fica em torno de -0,5 a 5 kcal/mol. 
2.4 ADSORÇÃO QUÍMICA 
No momento que as iterações entre moléculas e superfície adsorvente reagem 
quimicamente a adsorção é chamada de adsorção química. Neste fenômeno, as 
ligações químicas são rompidas e seguem até se formar uma única camada sobre a 
superfície do material adsorvente. Uma forte iteração entre as moléculas e a superfície 
do sólido adsorvedor, possuindo uma entalpia de quimissorção (ΔHads) ficam em torno 
de -10 a -100 kcal/mol (SCHMAL, 2010). 
17 
 
Este tipo de adsorção, contrária a fisissorção, é irreversível e ocorre em 
temperaturas mais elevadas, geralmente superiores as de condensação dos gases. 
Neste caso são necessários períodos longos para que se tenha atingido o equilíbrio 
químico. Existem duas subdivisões dentro da quimissorção: 
- Ativada: de acordo com a temperatura, a taxa de adsorção varia, seguindo 
uma energia de ativação própria e segue como balizador a equação de Arrhenius. 
- Não ativada: tem uma energia de ativação praticamente zero e ocorre de 
forma rápida. 
2.5 COMPARAÇÃO ENTRE QUIMISSORÇÃO E FISISSORÇÃO 
A diferença entre os dois fenômenos pode ser exemplificada pelo 
comportamento do nitrogênio e o ferro. Ao atingir a temperatura necessária para obter 
o nitrogênio na fase líquida (-190°C), este é adsorvido fisicamente sobre o ferro, na 
forma de moléculas de nitrogênio (N2). Já com o aumento gradativo da temperatura, 
a quantidade de nitrogênio que permanece adsorvida decresce vertiginosamente até 
que em temperatura ambiente o ferro não adsorve mais o nitrogênio. A temperaturas 
mais elevadas, como por exemplo, a 500°C, o nitrogênio já é adsorvido pela superfície 
do ferro, só que agora quimicamente e não fisicamente como em temperaturas baixas 
(CASTELLAN, 1986). 
Para a determinação da área metálica e da dispersão em catalisadores, é 
usado a adsorção química de gases sobre sólidos. A Tabela 2 demonstra de forma 
resumida, a diferença entre adsorção por métodos físicos e a adsorção química. 
 
 
 
 
 
 
18 
 
Tabela 2 – Comparativo entre fisissorção e quimissorção 
Característica Adsorção física Adsorção química 
Tipo de sólido Ocorre em todos os sólidos Depende da natureza do 
gás 
Tipo de gás Ocorre com todos os gases Depende da natureza do 
sólido 
Temperatura Próximo a temperatura de 
ebulição do gás 
Muito acima da 
temperatura de ebulição 
Cobertura Multicamadas Monocamada 
Reversibilidade Reversível Geralmente irreversível 
Energia de ativação Nula Maior que zero 
Calor de adsorção Baixo (-0,5 a 5 kcal/mol) Alto (-10 a -100 kcal/mol) 
Fonte: CASTELLAN, 1986. 
 
2.6 LEITOS ADSORVENTES 
Os adsorventes podem ser tanto naturais como sintéticos. Tem a estrutura 
cristialina, com microporos ou até nanoporos, como as aluminas e zeolitas por 
exemplo. A natureza dessa superfície é um fator determinante na adsorção, visto que 
um adsorvente eficiente reúne diversas características, como: seletividade, 
resistência mecânica, perda de carga, custo, aglomeração, inércia química, densidade 
e principalmente a área interfacial (área externa mais área dos poros) (REZENDE, 
2005). 
Em relação aos adsorvidos usados industrialmente, os mais conhecidos são: 
alumina ativada, zeólitas, sílica-gel e o carvão ativado (YANG, 2003). 
2.6.1 ALUMINA ATIVADA 
A alumina ativada é encontrada frequentemente na bauxita (Al2O3.3H2O). Este 
adsorvente é largamente utilizado pela indústria, principalmente química e 
petroquímica. Possui uma área especifica de aproximadamente 350 m²/g e tem como 
processo mais conhecido de produção um processo da Bayer®, na qual a alumina é 
extraída através de uma solução aquosa caustica da bauxita. Em sua superfície, é 
possível observar um considerável número de poros maiores que 50 Å (YANG, 2003). 
19 
 
A estrutura química da alumina varia de acordo com a temperatura usada no 
processo de fabricação, tendo suas características de porosidade e forma modificados 
conforme essa variável. Recentemente tem-se usado este produto adsorvente 
comercialmente para remoção de compostos orgânicos presentes na água, mas a 
aplicação industrial mais importante da alumina ativada é a desidratação de correntes 
gasosas em purificações de determinadas correntes líquidas (YANG, 2003). 
2.6.2 CARVÃO ATIVADO 
O carvão ativado foi utilizado pela primeira vez como um adsorvente em 1930 
durante a Primeira Guerra Mundial, onde este elemento foi utilizado para remover os 
agentes químicos do ar (YANG, 2003). 
Trata-se de um adsorvente com caráter hidrofóbico, apresentando uma grande 
área específica, em torno de 1000 m²/g. A superfície do carvão ativado tem alta 
afinidade com compostos orgânicos e tendo devido isso, sua principal função 
atualmente é a descontaminação em estações de tratamento da água para consumo 
humano (YANG, 2003). 
2.6.3 SILICA-GEL 
Este adsorvente pode ser classificado como mesoporoso, possuindo em sua 
grande maioria os mais largos encontrados em torno de 20 Å. Este composto tem uma 
alta área específica que está em torno de 750 a 850 m²/g e tem o diâmetro do poro 
em uma faixa de 22 a 26 Å (YANG, 2003). 
A superfície química da sílica-gel, tem na sua maior parte, compostos 
hidroxilados (-OH) ou silanóis (Si-OH) sendo que este último tem a capacidade de 
adsorver compostos orgânicos e água. Tais características tornam a sílica-gel um 
material bastante utilizado para auxílio e suporte de adsorção de compostos orgânicos 
(SHIM, 2006). 
2.6.4 ZEÓLITAS 
As zeólitas têm uma estrutura cristalina e são caracterizados como sólidos 
inorgânicos. Apresentam diâmetros porosos de 1 a 10 Å e após sua desidratação, 
apresentam sistemas porosos com canais muito pequenos (SEBASTIAN et al., 2005). 
20 
 
O seu nome tem origem grega (“zeo” = que ferve; “lithos” = pedra), isso graças 
ao primeiro mineralogista que estudou mais profundamente a natureza desse 
composto, o sueco Cronsteldt, no ano de 1756 (LUNA; SCHUCHARDT, 2001). 
Podem ser caracterizadas e definidas como aluminossilicatos cristalinos 
hidratados, compostos principalmente pormetais alcalinos terrosos e/ou metais 
alcalinos, tendo como estrutura tridimensional tetraedros de AlO4 e também de SiO4, 
ligados entre si por um átomo de oxigênio (MONTEIRO, 1995). A zeólita pode ser 
representada quimicamente através da estrutura: 
Mx/n [(AlO4)x (SiO2)y].wH2O. 
 Na representação acima, o M é o cátion de valência n, e o x + y é o número 
total, na célula unitária, de tetraedros. Em zeólitas naturais, o cátion pode ser de 
diversos elementos, como por exemplo: potássio, cálcio ou bário. Nas zeólitas naturais 
este cátion pode vir através de sínteses ou de troca iônica, sódio (Na+, K+, H+, NH4+, 
La+3) e alguns cátions orgânicos. 
Segundo a classificação da União Internacional de Química Pura e Aplicada 
(IUPAC), é usado um código composto por três letras se baseando na estrutura, 
independentemente da sua composição química. Como exemplo pode-se citar: FAU 
= faujasita, STI = estilbita. Sendo assim, temos a zeólita FAU e a zeólita STI. Com 
relação aos poros, as zeólitas também podem ter uma classificação específica, sendo 
elas: microporos (< 20 Å), mesoporos (20 – 500 Å) e macroporos (>500 Å). 
Além disso, o tamanho dos microporos das zeólitas recebem uma sub-
classificação e estão divididos em: poros pequenos (< 4 Å), poros médios (4 à 6 Å), 
porosgrandes (6 à 8 Å), ou ainda supergrandes (> 8 Å) (LUNA; SCHUCHARDT, 2001). 
A zeólita de 3 Ǻ, 4 Ǻ e 5 Ǻ são classificadas como zeólitas do tipo A, sendo que 
dependem do tipo de metal existente dentro de sua estrutura básica e o tamanho dos 
poros aproximadamente em Angstroms. Zeólitas do tipo A são largamente utilizadas 
como adsorventes seletivos na separação e purificação de correntes de 
hidrocarboneto. A seletividade dos hidrocarbonetos, CO2 e H2O pela zeólita ocorrem 
devido a diferença de tamanho molecular (diâmetro cinético), conduzindo, desta 
maneira a um efeito de peneiramento molecular (Silva, 2008). 
21 
 
Além disso, este material adsorvedor tem uma alta capacidade de adsorção, 
sendo capaz de atingir níveis de contaminantes extremamente baixos na corrente 
tratada, tendo também uma baixa reatividade, reações colaterais mínimas e 
deposição de coque reduzidas. Além disso, possui alta resistência ao esmagamento, 
baixo atrito e boa capacidade para lidar com perturbações do processo ou condições 
operacionais não ideais (HONEYWELL, 2016). 
2.6.5 ZEÓLITAS SINTÉTICAS 
São sólidos porosos e tem capacidade de adsorver em seus canais e poros 
algumas moléculas de forma seletiva, dependendo do tamanho da molécula e do 
tamanho do poro da zeólita. As zeólitas sintéticas são as mais comumente utilizadas 
pelas indústrias e possuem algumas vantagens se comparadas as zeólitas naturais, 
por exemplo. 
As zeólitas sintéticas possuem características especiais que as diferenciam de 
outros materiais adsorventes usuais como o carvão ativo, sílica-gel, alumina, nas 
quais pode-se destacar (FONSECA, 2011): 
• Possuem distribuição de poro uniforme, dando-lhes característica de peneira 
molecular, separando moléculas de diferentes tamanhos. 
• Tem preferência por adsorver substâncias polares ou apolares a baixos ou 
altos valores da relação silício/alumínio, respectivamente. 
• Maior afinidade pelo que lhes permite separar compostos não só em razão de 
seu tamanho, senão, a igualdade deste, por diferenças de configuração. 
• Maior capacidade de adsorção se comparado com demais adsorventes, 
gerando assim melhores rendimentos em condições pouco favoráveis (elevadas 
temperaturas e baixas concentrações de adsorvível). 
Zeólitas de forma sintética possuem como materiais ligantes a alumina, argila, 
sílica, e tem grãos com diâmetro regulados e controlados graças aos seus processos 
de fabricação (ALVES, 2009). Na figura 2, pode-se observar o aspecto da zeólita 
sintética comercializada. 
22 
 
 
Figura 2 - Zeólitas sintéticas. 
As uniformidades em relação a tamanho, formas dos canais dos porosos e 
pureza devido à síntese química, além do fato de possuir uma estrutura e composição 
química mais definida, são alguns dos traços mais vantajosos das zeólitas sintéticas. 
Em contrapartida, o custo elevado para fabricação restringe a sua utilização e 
aplicação, quando a uniformidade de estrutura e composição da zeólita devem ser 
mais ajustadas, como, por exemplo, em indústrias de catálise de hidrocarbonetos 
(REZENDE, 2005). 
2.6.6 ZEÓLITAS NATURAIS 
As zeólitas de origem natural podem ser encontradas em ambientes rochosos, 
rochas vulcânicas, lavas basálticas, e pode ser utilizada na forma in natura para 
processos pouco complexos que não exigem grandes preocupações com altas 
purezas ou finos tratamentos (REZENDE, 2005). Na figura 3, a amostra de uma zeólita 
natural. 
 
Figura 3 - Zeólita natural. 
23 
 
2.7 ISOTERMAS DE ADSORÇÃO 
Devido ao fato da operação unitária de adsorção ser um fenômeno que 
descreve um processo de transferência de massa, há a necessidade de se conhecer 
os limites dessa adsorção, representados pelo equilíbrio de transferência de massa, 
e esses dados geralmente são conhecidos com as isotermas de adsorção. As 
isotermas de adsorção fazem uma correlação entre a fase fluida, seja ela gasosa ou 
líquida, e a concentração presente nas partículas adsorventes, a uma determinada 
temperatura. Para gases e líquidos, essas isotermas são definidas e expressas de 
formas diferentes, sendo em concentração percentual molar como uma pressão 
parcial para gases, e para líquidos expressa como unidade mássica (MOORE, 1976). 
Segundo SCHEER (2002), as isotermas foram classificadas entre seis tipos, 
sendo as mesmas representadas e definidas conforme figura 4: 
 
 Figura 4 - Classificação das isotermas. 
As isotermas representadas acima têm características peculiares que lhes dão 
comportamentos específicos. As isotermas do tipo I são caracterizadas pela presença 
de um patamar, sendo características de sólidos microporosos e com áreas externas 
desprezíveis. Estes se iniciam em pressões relativamente baixas, correspondendo ao 
mecanismo de adsorção em microporos e em monocamadas e também representam 
a adsorção química, onde o patamar encontrado no gráfico demonstra o momento em 
que ocorre o enchimento completo dos microporos, sendo sua altura proporcional ao 
volume destes microporos (SCHEER, 2002). 
24 
 
As isotermas do tipo II e III têm como característica importante sua adsorção 
em multicamadas, podendo ocorrer em materiais não porosos, sendo verificada 
apenas na parte externa da superfície do componente adsorvente. Estas, também 
podem ocorrer em sólidos macroporosos ou mesoporosos, na qual a condensação 
das partículas consiga acontecer à pressão de saturação, devido a geometria destes 
materiais. 
Já as isotermas do tipo IV e V têm um patamar bem definido definidas para 
pressões relativamente altas, nas quais podem ocorrer condensações capilares, 
sendo que a isoterma IV representa uma isoterma com histerese. Estes patamares 
encontrados na IV e V são representados quando acontece o enchimento da 
totalidade dos poros do adsorvente com o liquido do material adsorvido. Estas 
isotermas podem ser observadas em sólidos mesoporosos, que permitem através de 
sua geometria superficial e porosa, que ocorra a condensação capilar a pressões 
relativas menores que à umidade (GREEG E SING, 1982). 
A isoterma do tipo VI (em degraus) mostra uma adsorção com conformação em 
multicamadas, ocorrendo em superfícies uniformes e não porosas sendo a 
representação de uma adsorção de camada à camada e, a altura de cada degrau 
representado, é a capacidade da monocamada correspondente de adsorver as 
moléculas. 
 
2.7.1 MODELO DE ISOTERMA DE LANGMUIR 
Este modelo tem um mecanismo simples de processo de absorção fornecendo 
seu modelo matemático igualmente simples. Foi derivado supondo a adsorção de um 
gás em carvão ativado, e levou-se em conta algumas características: superfície do 
carvão contendonúmeros fixos de sítios de adsorção; os compostos químicos 
adsorvidos tem como capacidade de reação apenas entre os sítios e elas, e não entre 
si; adsorção realizada em monocamada; energia de adsorção idêntica em todos os 
sítios; adsorção é reversível. O modelo de Langmuir pode ser derivado da seguinte 
maneira, conforme Equação 02: 
𝑟𝑎𝑑𝑠 = 𝐾𝑎𝐶(1 − 𝜃𝑖) (eq. 2) 
25 
 
Onde: 
ɵi: uma fração da superfície ocupada por um soluto adsorvido 𝑖 
rads: taxa de adsorção 
C: A concentração de 𝑖 na fase líquida 
Ka: constante de adsorção 
1 - ɵi: fração da superfície que não será ocupada 
A taxa de dessorção, pode ser representada como sendo conforme Equação 
3: 
𝑟𝑑𝑒𝑠 = 𝐾𝑑𝜃𝑖 (eq. 3) 
Já a fração de sorvente ocupados pelas espécies 𝑖 é representada conforme 
dada Equação 4 e Equação 5: 
𝐶𝐾𝑎
(𝐾𝑎+𝐾𝑑𝐶)
= 𝜃𝑖 (eq. 4) 
𝑏𝐶
(1+𝑏𝐶)
= 𝜃𝑖 (eq. 5) 
A fração de superfície ocupada é igual a razão de quantidade de soluto 
adsorvida por unidade de massa com a quantidade máxima adsorvida. A letra b é a 
constante de adsorção no equilíbrio. Pode-se notar, na Equação 6: 
𝑞
𝑞𝑚𝑎𝑥
= 𝜃𝑖 (eq. 6) 
Combinando as equações 5 e 6, pode-se determinar a relação entre a 
concentração de soluto e a quantidade de soluto adsorvida, ficando conforme 
Equação 7: 
𝑞𝑚𝑎𝑥𝑏𝐶𝑒
(1+𝑏𝐶𝑒)
= 𝜃𝑖 (eq. 7) 
Onde: 
q: quantidade de soluto adsorvida, por unidade de massa do sorvente 
(mg.m-1) 
Ce: concentração do soluto no equilíbrio (mg.m-1) 
qmax: capacidade máxima de adsorção do sorvente (mg.m-1) 
26 
 
 b: constante de adsorção no equilíbrio (Kads/Kdes) 
 Para facilitar alguns ajustes no modelo, a Equação 7 pode ser transformada em 
uma expressão linear, conforme Equação 8: 
𝐶𝑒
𝑞𝑒
=
1
𝑏𝑞𝑚𝑎𝑥
+
𝐶𝑒
𝑞𝑚𝑎𝑥
 (eq. 8) 
 De certa maneira, bons sorventes são os que possuem valores altos de 𝑞𝑚𝑎𝑥, 
e um forte declive na isoterma de sorção inicial, tendo um baixo valor de constante de 
adsorção (NEVES, 2000). 
 
2.8 PROCESSO DE DESSORÇÃO 
Para que o processo de adsorção propriamente dito ocorra de maneira 
adequada, é necessário que a regeneração do leito adsorvente, ou seja, o processo 
de dessorção desse leito, seja realizado de forma eficiente e ciclicamente, e estes dois 
processos ocorram harmoniosamente. 
Como para as operações de adsorção devem haver processos cíclicos de 
adsorção/regeneração, o custo e a eficiência da regeneração tem um papel 
extremamente importante na viabilidade e rentabilidade do processo geral de 
adsorção. O objetivo central de um processo de regeneração é tornar a capacidade 
do leito adsorvente recuperado, a modo de ter a capacidade de adsorver impurezas 
totalmente reestabelecido (RUTHVEN, 1984). 
Ao entrar em contato com o fluido contendo impurezas, o leito adsorvente capta 
nos canais de sua superfície os contaminantes, através do processo de adsorção. 
Porém, há uma quantidade máxima que cada leito pode adsorver, gerando um 
progressivo decréscimo no poder adsortivo, o que implica em uma diminuição na 
qualidade do produto efluente do vaso secador. 
Tendo em vista isso, existe a necessidade eminente de um processo de 
regeneração do vaso secador que se encontrar saturado, ou seja, em que seu leito 
adsorvente já não possui mais a capacidade de adsorver as impurezas necessárias 
requeridas para o processo produtivo. 
27 
 
A regeneração da fase sólida, tem como objetivo uma mudança no estado de 
equilíbrio, que é obtido no processo de adsorção. A regeneração ocorre devido a uma 
ação externa ao sistema, retirando o leito de operação e colocando este em um 
processo a parte, podendo ser este um processo mecânico, químico ou térmico, 
realizando assim a etapa chamada de dessorção, tornando o leito pronto para 
adsorver novamente (TREYBAL, 1980). 
Para sólidos altamente porosos, a substância adsorvida penetra nos interstícios 
do sólido, no qual no processo de adsorção, a pressão parcial da substancia adsorvida 
se iguala a pressão da fase gasosa. Por um processo de diminuição da pressão ou 
elevação da temperatura, o gás ou partículas adsorvidas são rapidamente removidas, 
sem alterar-se quimicamente, nem o sólido e nem o adsorbato. (TREYBAL, 1980). 
Como alternativas para realizar o processo de dessorção e regeneração, estão 
incluídas as mais comuns (RUTHVEN, 1984): 
 Regeneração por temperatura ou Thermal Swing Adsorption (TSA); 
 Regeneração por pressão ou Pressure Swing Adsorption (PSA); 
 Regeneração por arraste com purga de gás ou Purge Gas Stripping; 
 Regeneração por deslocamento químico ou Displacemente Desorption; 
 
2.8.1 REGENERAÇÃO POR TEMPERATURA (TSA) 
Este método é o utilizado para regenerar os vasos secadores em questão no 
presente estudo. 
Na regeneração por oscilação térmica (Thermal Swing Adsorption) ou 
comumente chamada de método TSA, opera em ciclos de temperaturas diferentes, e 
tem como sua principal característica essa variação de temperatura. A etapa de 
adsorção opera em baixas temperaturas e o processo de dessorção em altas 
temperaturas, ou seja, o ciclo opera entre duas isotermas diferentes 
(SEADER;HENLEY, 1998). 
 
28 
 
A configuração de trabalho deste método consiste basicamente em manter 2 
leitos fixos, no qual um deles opera adsorvendo alguma substância da qual se deseja 
no processo, e o outro dessorvendo, operando assim ciclicamente e alternadamente. 
Devido ao aquecimento e resfriamento do leito, o processo TSA pode durar horas ou 
até dias. Devido a isso, este processo é indicado para purificação envolvendo 
pequenas quantidades de adsorventes (SEADER;HENLEY, 1998). 
Este tipo de dessorção é ideal para espécies que estão fortemente adsorvidas, 
uma vez que ao retirar o dessorbato em altas concentrações, este pode ser até 
reutilizado em fases líquidas ou gasosas. Existe uma forma para calcular a quantidade 
de acumulada em cada ciclo de adsorção/dessorção, observando a diferença entre 
quantidade adsorvida na temperatura mais baixa, e a quantidade dessorvida na 
temperatura mais alta (SEADER;HENLEY, 1998). 
 Processo TSA em muitos momentos é uma boa opção para o processo quando 
os componentes são fortemente adsorvidos e uma pequena mudança na temperatura 
faz com que ocorra uma grande dessorção das espécies envolvidas. No entanto, este 
método possui algumas desvantagens significativas, que incluem principalmente o 
envelhecimento precoce do leito adsorvente devido a degradação térmica bem como 
a variação dessa temperatura, a ineficiência energética, além de não ser o processo 
mais adequado para rápidos ciclos (SEADER;HENLEY, 1998). 
2.8.2 REGENERAÇÃO POR PRESSÃO (PSA) 
O processo chamado de PSA (Pressure Swing Adsorption) ou mais 
simplesmente denominado regeneração por pressão, é muito utilizado na indústria 
para processos de separação de gases. Basicamente o PSA opera entre duas 
pressões diferentes, sendo elas a pressão de adsorção e a pressão de dessorção da 
substância em questão, sendo que a pressão mais alta é sempre a pressão de 
adsorção se comparada a de dessorção (RUTHVEN, 1984). 
O processo em si consiste em realizar através de uma adsorção seletiva pela 
diferença nas taxas de difusão dos componentes das partículas adsorventes, 
chamada de separação cinética, e também devido ao efeito da peneira molecular 
(FONSECA, 2011). 
29 
 
Em suma, o PSA tem duas colunas de adsorção trabalhando em pressões 
distintas, operandociclicamente, no qual enquanto uma adsorve em altas pressões, a 
outra dessorve a baixas pressões, operando cada leito com períodos de tempo de 
duração idênticos. O método em questão é mais utilizado para gases devido ao fato 
de que a pressão exerce pouca ou nenhuma interferência sobre a adsorção de 
líquidos (HENLEY E SEADER, 1998). 
A importância do PSA é devida principalmente aos tempos de ciclo mais curtos 
que os necessários para o método TSA. Processos com oscilação térmica exigem 
tempos de ciclo da ordem de horas devido as grandes capacidades térmicas dos leitos 
adsorventes, já para os processos tipo PSA a redução da pressão para atingir a 
dessorção pode ser realizada em minutos em vez de horas (Ruthven et al., 1984). 
2.8.3 REGENERAÇÃO POR ARRASTE COM PURGA DE GÁS 
A regeneração por arraste com purga de gás ou também denominada de Purge 
Gas Stripping, tem como fundamento prático utilizar um gás de arraste que tenha 
como característica ser inerte ao sistema, usado na etapa de dessorção com a 
finalidade de purgar o leito, eliminando assim o contaminante (adsorbato) que é 
arrastado juntamente com esse gás, de forma a manter a temperatura e pressão do 
sistema constantes. 
É um método aplicável somente para espécies muito fracamente adsorvidas e 
normalmente requer um grande volume de gás para deslocá-las. Além dessas 
limitações de processo, o dessorbato está normalmente presente apenas em baixas 
concentrações nas purgas com gás, e devido a essa característica o método não pode 
ser usado quando o dessorbato ou contaminante deve ser recuperado (Ruthven et al., 
1984). 
2.8.4 REGENERAÇÃO POR DESLOCAMENTO QUÍMICO 
Na regeneração por deslocamento químico ou Displacemente Desorption, é 
necessário que se purgue a coluna de adsorção com uma espécie competitiva à 
espécie adsorvida, deslocando-a e sendo em seu lugar preferencialmente adsorvida. 
A temperatura e pressão constantes devem ser mantidas constantes e inalteradas. 
30 
 
Este processo é ideal para espécies fortemente adsorvidas, mas tem como 
desvantagem principal a necessidade de separação e recuperação dos produtos, 
sendo a escolha do dessorvente o ponto crucial de todo o processo (FONSECA, 
2011). 
 
2.9 PROCESSO DE SECAGEM DO PROPENO (BRASKEM, 2013) 
 Dentro de uma central petroquímica e seus complexos processos produtivos, 
existem diferentes tipos de operações unitárias envolvidas necessárias para que se 
obtenha o produto desejado na pureza requerida pelo cliente e com as demais 
especificações atendidas de forma plena. 
 O processo a ser estudado, faz parte da planta de Olefinas I, situada na cidade 
de Triunfo, RS. Os vasos secadores a serem estudados são chamados no processo 
produtivo de “vasos secadores de propeno químico”. O produto é denominado assim, 
pois é uma mistura de propeno e propano, proveniente de uma torre de separação. 
31 
 
2.9.1 DESCRITIVO OPERACIONAL (BRASKEM, 2013) 
 
Para situar a função e as características pertinentes aos vasos secadores de 
propeno em questão, é necessário que haja uma descrição detalhada de onde estes 
se inserem no processo, qual seu modo de operação e algumas das suas 
particularidades. Pode ser observado o fluxo operacional com as devidas sequências 
de equipamentos através da Figura 5. 
 
Figura 5 - Processo de secagem do propeno. 
 
 O produto que vai para os vasos secadores, vem de reatores que convertem 
alguns produtos compostos indesejáveis para o processo. Estes conversores são 
chamados de Readores de MAPD, nos quais têm a função de retirar do fluxo produtivo 
o metil-acetileno e o propadieno, transformando-os, através de adição de hidrogênio 
(H2), com auxílio de pressão e temperatura adequadas, em produtos desejados que 
são: propeno e propano. 
Posteriormente a este reator, existe uma torre de separação, que tem como 
objetivo retirar alguns subprodutos leves como hidrogênio excedente do processo 
(H2), gás carbônico (CO2), monóxido de carbono (CO), metil acetileno (CH3 – C Ξ CH) 
e propadieno (CH2 = CH = CH2) pelo topo e produtos mais pesados que propeno e 
propano pelo fundo. 
32 
 
Após passar por esse processo, a carga é enviada para a Torre 01, e segue 
seu fluxo conforme desenho esquemático da Figura 5. A retirada do produto desejado 
se dá por um prato lateral da Torre 01, onde a especificação do mesmo é mais 
ajustada, sendo que este efluente da torre tem como composição aproximada de 10% 
de propano e 90% de propeno, sendo esse último, o produto de maior interesse 
comercial. 
Ao retirar o produto desejado através da saída lateral da torre de destilação, o 
líquido acumulado é armazenado em um vaso. O líquido acumulado nesse vaso, 
chamado operacionalmente de C3 Químico, é bombeado através de uma bomba 
centrífuga, para a entrada do primeiro vaso secador da sequência, o Secador 01. O 
produto entra na parte inferior do vaso secador, e sua saída se localiza na parte 
superior do mesmo. 
Em seguida ao passar pelo interior do leito do Secador 01, onde ocorre o 
primeiro processo absortivo, no qual são retiradas moléculas de água presentes no 
sistema, o produto remanescente segue para o vaso Secador 02. Sua entrada, 
também com carga líquida, segue o mesmo processo do primeiro secador, entrando 
pela parte inferior e saindo pela superior. Ao sair deste vaso, ele continua o fluxo 
operacional, sendo enviado para as torres fracionadoras de propeno (TFP01 e TFP02) 
e depois para sua posterior estocagem, tanto nas esferas de propeno químico (C3Q), 
propeno polímero (C3P) ou gás liquefeito de petróleo (GLP). 
2.9.2 VASOS SECADORES DE PROPENO (BRASKEM, 2013) 
Os vasos secadores de propeno são os equipamentos cujo objetivo é retirar 
partículas livres de água presentes na corrente de propeno/propano. Este vaso possui 
um idêntico na reserva, que fica pronto para entrar em operação quando o que está 
operando apresenta saturação do leito. 
Sabe-se que o material presente nos leitos dos vasos secadores é um 
composto industrialmente produzido, que tem em sua composição a zeólita (peneira 
molecular). Estas têm propriedades adsorventes, e são usadas em grande escala em 
diversos processos de secagem e adsorção em diferentes segmentos da indústria, 
principalmente na adsorção de gases com funções de separação e purificação. 
33 
 
 O leito utilizado no vaso secador em questão tem o nome comercial de 
UOP/EPG com uma porosidade de 3Ǻ e tamanho de 1/16 polegadas. Segundo o 
fabricante, os contaminantes que podem ser removidos com esse leito são: 
(HONEYWELL, 2016). 
 Em vapores de alimentação de nafta: mercúrio (Hg). 
 Vapores de alimentação de craqueamento de etano: água, mercúrio, metanol, 
amônia, gás carbônico. 
 Eteno e etano (secador de C2): água, gás carbônico. 
 Propeno e propano (C3) produto: água, sulfeto de carbonila, metanol, 
compostos polares, arsênio. 
 Eteno produto: água, gás carbônico, mercúrio. 
 Hidrogênio: umidade 
 Tratamentos de alimentação de unidades de polimerização. 
 
Os dois leitos do vaso Secador 01 (A e B) possuem tempo de campanha 
diferentes. O leito do vaso A está em campanha desde agosto de 2012, e o leito 
secador do vaso B opera desde abril de 2009. 
O primeiro vaso da sequência, o Secador 01, no qual será dada ênfase e os 
testes serão direcionados, tem como principal objetivo a remoção de água que fica 
retida na carga proveniente do processo. Essa remoção se dá pelo processo de 
adsorção na superfície do seu leito secador. 
Em geral, são seguidos dois parâmetros para que se possa retirar de operação 
um vaso e colocar este em processo de regeneração, para que assim o que está na 
reserva possa entrar e suprir as necessidades do processo. Os parâmetros 
obedecidos são: 
 Tempo de operação do vaso de forma ininterrupta (10 dias); 
 Saturação do leito por umidade (25 ppm de água); 
Qualquer uma dessas condições se for atendida, indica que é necessário fazer 
a troca por um leitojá regenerado, e colocar este que está em operação, no processo 
de regeneração. 
34 
 
O vaso opera em um regime de no máximo 10 dias de operação, de forma 
ininterrupta até que seja trocado. O analisador localizado no leito do secador, que 
avalia a quantidade de água presente, tem como parâmetro operacional a saturação 
do leito contaminado com água. 
Quando este valor, indicado pelo analisador, chegar a 25 ppm (parte por 
milhão) de água na saída do Secador 01, o analisador sinaliza uma indicação no painel 
de controle da sala de operações, e assim é necessário realizar a troca por um vaso 
secador que esteja com o leito regenerado e na reserva. 
O vaso seguinte na sequência operacional, o Secador 02, tem como objetivo 
realizar um polimento na carga, retirando algum traço de água que possa ter passado 
pelo primeiro leito sem ser removido, e, além disso, retirar traços de metanol (CH3 – 
OH) que possam ter sido arrastados com a carga. 
Os parâmetros operacionais para a operação deste segundo vaso são idênticos 
aos do Secador 01, só que possui diferença no tempo de campanha, que pode atingir 
até 30 dias antes de ser retirado de operação. 
 
2.9.3 PROCESSO DE REGENERAÇÃO (BRASKEM, 2013) 
Basicamente, o processo de regeneração consiste em bloquear o vaso secador 
do processo, descartar o produto que se encontra confinado no mesmo e após isso, 
realizar a passagem de metano (CH4) em forma gasosa pelo leito do vaso. Através do 
aumento gradativo da sua temperatura por um determinado tempo, realizado para que 
se tenha certeza que o metano arraste todas as moléculas que ficaram adsorvidas na 
superfície do leito, deixa-se o vaso secador disponível operacionalmente. 
Conforme Figura 6, é possível ter noção dos principais fluxos operacionais que 
compõe o sistema, bem como a instrumentação presente no equipamento, além dos 
produtos que circulam por elas e suas funções. 
35 
 
 
Figura 6 - Esquema de regeneração dos secadores 
 
 O processo de regeneração de um secador depende de alguns cuidados, tanto 
do operador de campo, quanto do operador de painel, ao realizar as manobras 
operacionais necessárias. 
Segue, a sequência operacional esquemática para realizar a troca de um 
secador e colocação do que estava operando, em processo de regeneração. 
a) Secador 01 (A ou B) que está em operação, indicará saturação do leito 
(contaminação máxima com água), através do analisador ou através de 
amostragem feita na rotina operacional, amostrada diariamente. Este é o 
momento que deve ser realizada a troca do secador. 
 
b) Coloca-se o secador que está na reserva, abrindo bloqueios de entrada e de 
saída do mesmo, para que momentaneamente opere em paralelo com o 
secador que irá ser retirado. 
 
c) Após estabilizar o sistema, pode-se retirar o secador contaminado, bloqueando 
válvulas manuais de entrada e de saída de produto, isolando o mesmo do 
processo. 
36 
 
 
d) No secador que saiu de operação, o painel de controle irá deslocar, com 
hidrogênio, o inventário líquido do produto que ficou confinado no equipamento 
para um vaso específico do processo, para que possa assim ser aproveitado. 
 
e) Após deslocar parte do inventário líquido e a pressão do vaso secador equalizar 
com a pressão do vaso que está sendo descartado, o excedente é eliminado 
para o sistema de Tocha da planta operacional. 
 
f) Ao garantir, por meio da pressão do vaso secador que irá regenerar, que o 
mesmo se encontra sem líquido no seu interior, é iniciado o processo de 
circulação de metano (CH4) frio, a aproximadamente 25 °C. O metano deve 
circular durante uma hora, para eliminar resquícios de produtos que ficaram no 
leito. 
 
 
g) Após uma hora de passagem com metano à 25 °C, inicia-se o aquecimento do 
mesmo. O controle e indicação desse aquecimento se dá através de um 
termopar localizado na linha de saída do vaso secador, indicando a 
temperatura do fluído que está circulando. 
 
h) O gás metano irá aquecer até a temperatura especificada, de acordo com uma 
instrução de trabalho interna de cada vaso secador. Ao atingir a temperatura, 
irá permanecer nesta temperatura pelo tempo especificado na dada normativa. 
 
i) No término do tempo específico para o processo de regeneração, inicia-se o 
esfriamento do gás, de forma gradual, para que não ocorra choque térmico no 
leito do secador. 
 
j) Imediatamente à temperatura chegar ao patamar inicial de temperatura, em 
aproximados 25 °C, o vaso que estava em processo de regeneração pode ser 
inventariado com produto novamente, e ficar pressurizado e com produto 
pronto para entrar em operação. Desta maneira, o mesmo encontra-se na 
reserva. 
37 
 
2.10 DADOS OPERACIONAIS DE PROCESSO (REGENERAÇÃO E OPERAÇÃO) 
A regeneração padrão utilizada atualmente, tem como procedimento realizar 
uma circulação de metano quente até que o leito atinja 170°C. Para atingir essa 
temperatura, em média leva um tempo de 8 horas, com aumento gradativo de vazão 
de metano e aumento de temperatura, até que seja atingida a temperatura 
especificada de 170°C. 
Segue, conforme Quadro 1, os parâmetros operacionais dos secadores, suas 
respectivas temperaturas e tempo de regenerações. 
 
Quadro 1 - Parâmetros operacionais do Secador 01 
 Secador 01 
Tempo de operação médio 10 dias 
Contaminante removido Água 
Quantidade máxima de contaminante no leito Água: 25 ppm 
Temperatura de regeneração 170°C 
Tempo de regeneração padrão 
 (temperatura especificada) 
18 horas 
Fonte: (BRASKEM, 2013) 
 
Após alcançar esse patamar de temperatura, é realizado a circulação do 
metano durante 18 horas ininterruptas, mantendo constante a temperatura. Ao término 
dessa etapa, a temperatura do gás de regeneração é diminuída até que o leito atinja 
novamente 25°C. 
Segue conforme figura 7 um gráfico do programa computacional utilizado para 
monitorar as variáveis de processo, o AspenTech®, que mostra a evolução de 
temperatura do leito, durante o processo de regeneração. 
38 
 
 
 Figura 7 - Evolução da temperatura na regeneração. 
Como é possível observar na figura 7, a elevação da temperatura acontece de 
maneira gradativa e lenta. Neste gráfico apresentado, é possível observar a variação 
da temperatura do leito, representado pela linha preta, no qual no dia 16.05.2016 às 
00:07 horas se encontrava a 2°C, e um aumento da temperatura em um patamar de 
170°C e após isso o seu resfriamento, encerrando o ciclo de regeneração no dia 
17.05.2016 às 04:03 horas. A linha vermelha presente tanto na figura 7 quanto na 
figura 8 representa a quantidade em dias que o vaso que está operando está em 
processo. 
Na figura 8 a seguir, é possível observar o horário durante o processo de 
regeneração, em que a temperatura do leito atinge 170°C (indicada pela linha preta), 
e após aproximadamente 18 horas à essa temperatura, inicia-se o resfriamento do 
leito, e assim então o processo de dessorção é terminado. 
39 
 
 
Figura 8 – Patamar de 18 horas do leito a 170°C 
Durante a operação normal do vaso secador, onde este realiza a adsorção das 
partículas de água presente na corrente de C3 Químico, existe um analisador em linha 
que faz as leituras em tempo real, da umidade presente na corrente de saída do vaso 
Secador 01. 
Através da figura 9, é possível observar a evolução da contaminação da 
corrente de C3 Químico e sua contaminação com água (linha em verde), indicando 
saturação do leito (máximo 25 ppm) devido a incapacidade de capturar as moléculas 
de água, deixando-as passar com a corrente e assim, indicando a necessidade de se 
iniciar o processo de regeneração. 
A linha em azul representa o contador de dias, que também é um parâmetro 
operacional que deve ser seguido para que o Secador entre em regeneração (máximo 
10 dias de operação). 
40 
 
 
Figura 9 - Analisador em linha do processo do Secador 01 
Observa-se que o fim da campanha deste vaso, sedeu pela contaminação da 
corrente de saída, sendo decidida a sua retirada quando este chegou a uma 
contaminação de 22,74 ppm de água, e esse valor foi atingido no decorrer de 6,68 
dias de operação (vide figura 9). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
41 
 
 
3. METODOLOGIA 
No capitulo a seguir, serão descritas as formas de análises, os dados obtidos 
experimentalmente, quais serão os materiais necessários, os métodos e os 
equipamentos de apoio para realização do presente trabalho, e para que assim se 
possam atingir os objetivos gerais e específicos. 
3.1 MÉTODOS 
Para averiguar a possibilidade de diminuição do tempo de regeneração do 
Secador 01 e comprovar esse procedimento como uma medida plausível, foi 
necessário realizar análises com a planta petroquímica em operação, com auxílio da 
engenharia de produção, operação e o laboratório. 
A engenharia de produção foi a responsável por realizar a interface entre a 
operação e laboratório, solicitando o número e a frequência de frascos para 
amostragens extras e seus devidos resultados. 
Para realizar as amostragens, assim que o vaso secador sair de operação para 
a regeneração e entrar na curva de aquecimento, conforme determinado no escopo 
da programação, as amostras foram retiradas. 
3.2 COLETA DE AMOSTRAS 
Foi proposto uma metodologia de amostragem, a fim de garantir que seja 
analisada de forma detalhada todos os patamares de aquecimento do leito do Secador 
de propeno, com o maior número de pontos experimentais da curva de dessorção 
possíveis, para que se obtenha uma maior confiabilidade nos resultados. 
O controle e monitoramento das variáveis, como temperatura do leito, tempo 
de regeneração, vazão de abertura da válvula de entrada do gás de regeneração, 
foram observadas pelo operador do painel de controle, mas também foram 
acompanhadas remotamente pelo operador de campo, através de um programa 
computacional próprio para isso, o ASPEN TECH®. 
A sequência de amostragem foi seguida conforme o esquema a seguir: 
42 
 
1) Amostra 01: ao iniciar a circulação de metano, antes do aquecimento. 
2) Amostra 02: No momento que o leito atingir 170°C. 
3) Amostra 03: Após o leito permanecer durante 01 hora no patamar de 
170°C. 
4) Amostra 04: Após o leito permanecer durante 04 horas no patamar de 
170°C. 
5) Amostra 05: Após o leito permanecer durante 07 horas no patamar de 
170°C. 
6) Amostra 06: Após o leito permanecer durante 10 horas no patamar de 
170°C. 
Foram realizadas 3 análises de amostrais com essa mesma configuração, com 
regenerações em diferentes datas, garantindo confiabilidade e reprodutilbilidade dos 
resultados e suas respectivas conclusões. 
Ao proceder dessa forma, pode-se garantir, embasado nos resultados obtidos, 
de forma mais assertiva um resultado mais preciso, com uma margem de segurança 
adequada para o processo produtivo, já que se trata de uma etapa delicada do 
processo petroquímico. 
Dessa maneira, foi possível montar curvas de dessorção, e assim identificar o 
momento em que o leito fica livre de qualquer vestígio de água, podendo estar apto 
para voltar a operar normalmente. Cruzando os dados de três regenerações em datas 
diferentes, é possível eliminar alguns erros das análises. 
3.3 PONTO DE COLETA 
 O local definido para realização das coletas das amostras da regeneração do 
vaso secador 01 foi em um ponto da linha de saída do gás de regeneração, próximo 
a válvula de bloqueio da regeneração, com o intuito de pegar um local onde o fluído 
amostrado tivesse maior representatividade da quantidade de umidade presente. 
Este ponto foi adaptado para realização dos testes, onde normalmente este não 
é utilizado para esse fim, tendo em vista que essas análises foram desenvolvidas 
apenas para a confecção do presente trabalho de conclusão. 
43 
 
Segue a seguir, os pontos utilizados para realização das amostragens, 
respectivamente do vaso secador 01 A (figura 10) e vaso secador 01 B (figura 11): 
 
 Figura 10 - Ponto de coleta vaso secador 01 A 
 
Figura 11 -Ponto de coleta vaso secador 01 B 
44 
 
Nos pontos de coletas sinalizados conforme figuras acima, foi adaptado um 
dispositivo (mangote de amostragem) com uma conexão para que fosse possível 
inserir o mesmo no recipiente disponibilizado para coletar o produto presente no vaso 
(bala metálica). 
 
3.4 MATERIAIS 
Para realizar de maneira estatística a análise dos dados obtidos, foi utilizado o 
programa computacional MiniTab. 
Os recipientes para amostragem foram fornecidos pelo laboratório e retirados 
pela operação em horários pré-definidos. Para a coleta das amostras, o frasco 
utilizado foi um recipiente metálico (bala metálica), próprio para receber gases a essa 
temperatura e pressão (170°C e 4,5 kgf/cm²), conforme figura 12 a seguir: 
 
 Figura 12 - Recipiente para coleta das amostras (bala metálica) 
 
3.5 MÉTODO PARA AMOSTRAGEM 
As amostras foram realizadas em datas de regenerações diferentes. Cada 
sequência de análises, consiste em 06 amostras, conforme descritas na metodologia, 
retiradas em tempos pré-determinados, afim de caracterizar o maior número de pontos 
para uma análise precisa do tempo de dessorção do vaso secador. 
45 
 
Como o tema proposto pelo trabalho visa a diminuição do tempo de 
regeneração, ou seja, diminuir a circulação de metano quente de 18 horas para 10 
horas, a amostra 01 não foi usada para a análise gráfica, pois essa etapa do processo, 
independente do resultado das análises, seguirá inalterada. 
Segue, conforme quadro 2, as etapas que foram coletadas as amostras e sua 
representação em horas de regeneração. 
Quadro 2 - Amostra X tempo de regeneração 
 Tempo (horas) 
Amostra 01 
Quando iniciar circulação de metano frio (25°C) 
Início da circulação 
de metano frio (25°) 
Amostra 02 
Quando leito atingir 170°C 
0 
Amostra 03 
1 hora de metano quente (leito a 170°C) 
1 
Amostra 04 
4 horas de metano quente (leito a 170°C) 
4 
Amostra 05 
7 horas de metano quente (leito a 170°C) 
7 
Amostra 06 
10 oras de metano quente (leito a 170°C) 
10 
 
Estas amostragens foram realizadas em dias distintos, logo após que o vaso 
secador em análise sai de operação e entra em processo de regeneração. Parâmetros 
como temperatura, pressão e o tempo determinado para a coleta das amostras foram 
mantidas rigorosamente inalteradas em todas as sequências de análises em ambos 
os vasos (A e B). 
As datas de realização das regenerações e por consequência os testes, estão 
descritas conforme quadro 3 a seguir: 
Quadro 3 - Datas das sequências de amostras 
 Secador 01A Secador 01B 
Analise 1 05/05/2016 29/04/2016 
Análise 2 17/05/2016 11/05/2016 
Análise 3 28/05/2016 07/06/2016 
 
46 
 
Foi criado um método específico para amostragem do vaso secador. O ponto 
para realização da amostra foi adaptado para isso, e que o procedimento para 
amostragem requer diversos cuidados específicos para que não haja erros de 
medição bem como erros na coleta, vindo assim a prejudicar o andamento dos testes. 
Passo-a-passo criado para amostragem: 
1. Conectar o mangote para amostragem na parte inferior do PI (indicador de 
pressão), localizado na linha de saída de regeneração do vaso, conforme figura 
10 (vaso A) e figura 11 (vaso B). 
2. Abrir válvula a montante do mangote. 
3. Purgar o mangote para atmosfera, para eliminar residual de produto contido no 
mesmo. 
4. Fechar válvula a montante do mangote. 
5. Conectar a bala para amostragem. 
6. Abrir as válvulas de entrada e de saída da bala de amostragem juntamente com 
a válvula para admissão de metano, a montante do mangote. 
7. Purgar a bala com metano de regeneração durante no mínimo 2 minutos 
ininterruptamente. 
8. Fechar a válvula de saída da bala de amostragem. 
9. Deixar pressurizando a bala de amostragem por no mínimo 2 minutos. 
10. Fechar a válvula de entrada da bala para amostragem. 
11. Fechar a válvula desaída da bala para amostragem e após a válvula de 
admissão de metano para o mangote. 
12. Desconectar a bala do mangote. 
13. Identificar a bala com o número da amostra correspondente (ex: amostra 01, 
amostra 02, amostra 03...) 
Demais informações e detalhes sobre o procedimento criado especialmente 
para realização dos testes, verificar anexo A e anexo B. 
3.6 MÉTODO DE ANÁLISE 
O método utilizado para determinar a quantidade de água presente é baseado 
na norma ASTM D-5454/93 (Quantidade de Vapor de Água em Fluidos Gasoso 
47 
 
usando Analisadores Automáticos) e é conhecido como: Shaw automatic Dew Point 
Meter. 
Esta técnica é para determinar o ponto de orvalho para regulamentação de gás 
natural e gás metano veicular da Agencia Nacional de Petroleo (ANP) e também 
determina a quantidade de vapor de agua presente em misturas ou compostos 
gasosos (Nóbrega, 2001). 
O medidor automático Shaw é de fabricação inglesa, possui células sensoras 
feitas de pentóxido de fosforo (P2O5), óxido de alumínio (Al2O3) ou silicone. 
É um equipamento portátil que pode ser usado para medições pontuais ou pode 
ser usado para analises continuas, com resposta direta da temperatura, do ponto de 
orvalho e da contaminação em partes por milhão (ppm) da umidade presente 
(Nóbrega, 2001). 
A seguir, a figura 13 demonstra de maneira esquemática o funcionamento do 
equipamento e alguns de seus componentes: 
 
Figura 13 - Dispositivo Shaw de análise 
 
 
 
 
48 
 
Os sensores de capacitância são fabricados a partir de um fio metálico de 
alumínio, de alta pureza, coberto por uma camada higroscópica e estas são cobertas 
por um filme poroso de ouro. Este sensor foi criado em 1940 pelo Mr. J. L. Shaw, 
sendo protegido por uma patente mundial. O equipamento possui uma boa e 
duradoura vida útil, rápida resposta, alta acurácia e excelente estabilidade, sendo 
considerado um dos equipamentos mais confiáveis para realização desse tipo de 
análise (Nóbrega, 2001). 
O funcionamento do equipamento consiste em que as moléculas de água 
presentes na amostra ficam ao redor do sensor dielétrico presente no equipamento e 
penetram nessa camada dielétrica. 
Devido ao tamanho dos poros serem extremamente pequenos, os movimentos 
Brownianos são limitados e consequentemente a energia é reduzida fazendo com que 
a água condense. Como a água possui uma alta constante dielétrica, em trono de 80, 
se comparada com outros elementos que estão presentes na amostra, o valor 
dielétrico do meio é alterado, e o analisador o quantifica (Nóbrega, 2001). 
Moléculas maiores do que as de água não podem entrar nos poros, fazendo 
com que o sensor seja resistente a diversos contaminantes, confirmando a sua 
robustez e eficiência. Moléculas como a do hidrogênio, que possuem diâmetros 
menores que o da água, podem entrar nos poros, mas como possuem constante 
dielétrica baixam e não condensam, não tendo interferência na leitura da análise. 
O limite mínimo para detecção é 1 ppm de umidade, devido ao gás de arraste 
(N2) usado no método ter esse valor na análise (Nóbrega, 2001). 
A figura 14 mostra o equipamento Shaw na bancada de análises juntamente 
com a bala de amostragem, localizado na empresa Braskem no Polo Petroquímico do 
RS. 
49 
 
 
 Figura 14 - Equipamento Shaw. 
3.7 DIVULGAÇÃO DOS RESULTADOS DAS ANÁLISES 
Os resultados obtidos nas analises, são divulgados em um portal de 
comunicação interna, o LIMS (Lab Information Management Software), no qual 
qualquer integrante ligado a operação, engenharia ou produção pode ter acesso à 
consulta. 
As análises foram feitas no mesmo momento em que as amostras eram 
entregues em laboratório, tendo assim um resultado extremamente confiável e 
assertivo, evitando interferentes amostrais inerentes ao tempo. 
 
 
 
 
 
 
50 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Os resultados obtidos para a realização do presente trabalho, encontram-se 
esclarecidas a seguir. 
 
4.1 REALIZAÇÃO DAS AMOSTRAGENS 
Os valores de umidade encontrados nas análises realizadas através do método 
Shaw, para o Secador 01A nas baterias de amostragens descritas, seguem conforme 
quadro 4: 
Quadro 4 - Resultados das análises Secador 01A 
 SECADOR 
01 A 
Análise 1 
SECADOR 
01 A 
Análise 2 
SECADOR 
01A 
Análise 3 
AMOSTRA 01 1 ppm 5 ppm 30 ppm 
AMOSTRA 02 400 ppm 100 ppm 400 ppm 
AMOSTRA 03 400 ppm 400 ppm 400 ppm 
AMOSTRA 04 110 ppm 50 ppm 250 ppm 
AMOSTRA 05 20 ppm 20 ppm 130 ppm 
AMOSTRA 06 31 ppm 4 ppm 25 ppm 
 
Para os resultados obtidos nas de análises realizadas no Secador 01B, seguem 
os dados coletados no quadro 5 a seguir: 
 
 
 
 
51 
 
Quadro 5 - Resultados das análises Secador 01B 
 SECADOR 
01 B 
Análise 1 
SECADOR 
01 B 
Análise 2 
SECADOR 
01 B 
Análise 3 
AMOSTRA 01 4 ppm 10 ppm 1 ppm 
AMOSTRA 02 100 ppm 240 ppm 200 ppm 
AMOSTRA 03 40 ppm 125 ppm 100 ppm 
AMOSTRA 04 10 ppm 50 ppm 30 ppm 
AMOSTRA 05 1 ppm 20 ppm 8 ppm 
AMOSTRA 06 1 ppm 1 ppm 1 ppm 
 
4.2 DETERMINAÇÃO DAS CURVAS DE DESSORÇÃO 
Para a confecção das curvas de dessorção de cada vaso secador, foram 
definidos 5 pontos amostrais, sendo eles: amostra 02, amostra 03, amostra 04, 
amostra 05, amostra 06. Estas amostras representam o momento em que o leito 
atinge 170°C até o tempo pré-determinado para o estudo. 
Após realizar as amostras, estas foram encaminhadas ao laboratório da 
empresa Braskem S/A que efetuou as análises pertinentes, para que se obtivesse o 
valor de umidade do produto retirado do vaso Secador 01 em regeneração. Segue, 
conforme quadro 6, os 3 testes realizadas no vaso Secador 01A: 
Quadro 6 – Resultados das análises Secador 01A 
 SECADOR 01A 
Umidade (ppm de água) 
Tempo (horas) Análise 1 Análise 2 Análise 3 
0 400 100 400 
1 400 400 400 
4 110 50 250 
7 20 20 130 
10 31 4 25 
 
52 
 
Conforme quadro 7, os 3 testes realizadas e seus respectivos resultados para 
o vaso Secador 01B: 
Quadro 7 - Resultados das análises Secador 01B 
 SECADOR 01B 
Umidade (ppm de água) 
Tempo (horas) Análise 1 Análise 2 Análise 3 
0 100 240 200 
1 40 125 100 
4 10 50 30 
7 1 20 8 
10 1 1 1 
 
Através dos dados obtidos nas análises das amostras, foi possível desenvolver 
as curvas, que representam o comportamento para a dessorção dos vasos Secadores 
(A e B). Através dos gráficos, é possível notar que existe uma tendência de queda, 
em todas as análises realizadas, tendendo a chegar a números próximos ao mínimo 
detectável pelo equipamento de análise de umidade (1 ppm). 
Na figura 15 a seguir, a representação gráfica da curva de dessorção do vaso 
Secador 01A: 
 
Figura 15 – Curva de dessorção Secador 01A. 
 
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
P
P
M
 D
E 
Á
G
U
A
TEMPO (HORAS)
Curva de Dessorção A 
Análise 1 Análise 2 Análise 3
53 
 
Para caracterização da curva de dessorção do vaso Secador 01B representado 
pela figura 16 foram usados os dados obtidos no Quadro 8, no qual segue: 
 
Figura 16 - Curva de dessorção Secador 01B. 
Usando os valores obtidos nas 3 análises dos vasos secadores de propeno, 
pode-se obter valores médios de contaminação nos pontos amostrais. Estas médias 
podem ser verificadas nos: quadro 8 para secador 01A e quadro 9 para o Secador 
01B. 
Quadro 8 - Valores médios das análises por ponto amostral Secador 01A 
 SECADOR 01A 
Média dos valores 
(ppm de água) Tempo (horas) 
0 300 
1 400 
4 136,66 
7 56,66 
10 20 
 
 
 
 
 
 
0
50
100
150
200
250
300
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
P
P
M
 D
E 
Á
G
U
A
TEMPO (HORAS)
Curva Dessorção B
Análise 1 Análise 2 Análise 3
54 
 
Quadro 9 - Valores médios das análises por ponto amostral Secador 01B 
 SECADOR 01B 
Média dos valores 
(ppm de água) Tempo (horas) 
0 180 
1 88,33 
4 30 
7 9,66 
10 1 
 
Através dessas médias, pode-se construir gráficos pertinentes aos resultados 
obtidos, e caracterizar assim uma curva de