Lista Processos Químicos

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QUESTÕES SELECIONADAS
1) Discuta a afirmação: toda operação unitária obedece à lei de conservação das massas e lei de conservação da energia.
2) Porque se representam processos químicos por meio de diagramas diferentes?
3) O que você entende por Processos em Operação Contínua e porque este tipo de operação geralmente é vantajosa no meio industrial? 
4) Classificando os processos do ponto de vista de passagem de tempo, explique o que entende por Estado Estacionário, o que é “estacionário” no processo e qual equação geral define este tipo de processo.
5) Mais uma vez, classificando os processos do ponto de vista de passagem de tempo, explique o que entende por Estado Transiente, o que é “variável” no processo e qual equação geral define este tipo de processo.
6) Imagine o processo de fabricação do produto polimérico PCTR, Policistransracêmico. Cite porque dois processos de manufatura deste mesmo produto, produzidos pelo fabricante GamaQuímica e pelo Safari Especialidades pode envolver etapas diferentes e se isso pode ou não afetar a qualidade do produto. Discuta também porque os preços do produto apresentam uma diferença de preço de 75% entre um fabricante e outro. 
RESPOSTAS
1) Sendo a massa e a energia utilizada no balanceamento de reações químicas, todas as operações unitárias devem possuir a quantidade total inicial igual a final, uma vez que nenhum átomo foi criado e nem consumido, assim como a energia não pode ser criada nem destruída. A energia pode apenas transformar-se de um tipo a outro, bem como a massa também não pode ser criada nem destruída.
2) É possível produzir diferentes diagramas a partir de um mesmo texto ou conceito. Quando um diagrama se presta a uma finalidade específica, recebe um nome relacionado a esta finalidade.
3) Operações contínuas são caracterizadas pela não ocorrência de pertubações ou paradas, principalmente em processos de grande escala de produção. Neste tipo de operação, o tempo não é uma variável do processo, exceto na etapa inicial da operação. É vantajosa no meio industrial, pois possui grande capacidade de processamento, menores custos operacionais por unidade do produto e facilidade do controle de qualidade dos produtos devido ao controle automático do processo.
4) No estado estacionário, os valores das variáveis de processo não se alteram com o tempo. São caracterizadas pela não ocorrência de pertubações ou paradas, as Operações Contínuas, principalmente em processos de grande escala de produção. Equação geral: dy/dt = 0.
5) No Estado Transiente, os valores das variáveis de processo se alteram com o tempo. São caracterizadas pelas Operações Semi-contínuas ou Descontínuas. 
Equação geral: dy/dt>0 ou dy/dt<0.
6) As etapas podem ser diferentes, visto que cada empresa possui um procedimento operacional a ser seguido. Não diretamente a isto está relacionado a qualidade do produto. Os preços podem apresentar diferenças de uma empresa para a outra, devido a escolha dos fornecedores de matérias primas e embalagens, o preço destes insumos em si, e o poder de negociação de cada uma, entre outros fatores.
COMBUSTÃO E COMBUSTÍVEIS
1) Porque os materiais chamados carbonáceos são importantes como combustíveis?
2) Represente por um diagrama simplificado de processo as correntes de entrada e de saída de um processo de combustão idel. Não se esqueça das equações que representma tal processo.
3) Sob o ponto de vista “químico”, o que é uma reação de combustão? Como são chamados os componentes do processo nos meios industrais?
4) Porque se usa o ar como componente importante nos processos de combustão industrial e como ele é obtido?
5) Explique resumidamente as diferenças entre combustão completa e incompleta 
6) Por que os combustíveis gasosos e líquidos, em geral, apresentam maior poder calorífico? 
7) Porque se usa ar em excesso nos principais processos de combustão industrial?
8) Cite a importância de algumas opções de biomassa nos processos de obtenção de energia no Brasil. Verifique e liste o poder calorífico deles.
9) Quais as frações mais importantes de combustíveis obtidas do petróleo?
RESPOSTAS
1) Carbonáceo é a definição de uma substância rica em carbono. Particularmente, os hidrocarbonetos carbonáceos são bem insaturados, com hidrocarbonetos de grande massa molecular, tendo uma elevada proporção entre carbono e hidrogênio. Os carbonáceos comumente disponíveis podem ser queimados facilmente ao ar atmosférico com desprendimento de grande quantidade de calor controlável e sem esforço.
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3) É uma reação química que ocorre entre um combustível, que pode ser uma substância líquida, sólida ou gasosa, e um comburente, que na maioria das vezes é um gás com oxigênio. Nesse fenômeno ocorre a liberação de energia em forma de calor, pois a energia total dos produtos é menor que a de seus reagentes. A combustão, no entanto, não ocorre na presença de apenas um regente, pois é preciso os dois para haver a reação. Antes de ocorrer a combustão é necessário acontecer uma ignição, que é a energia mínima necessária para ocorrer a colisão entre os reagentes.
4) A função do comburente em uma combustão é se associar quimicamente ao combustível para que a reação aconteça. O principal exemplo de comburente existente é o oxigênio. A maior parte das reações de combustão tem como comburente o oxigênio. O ar atmosférico possui em torno de 21% de oxigênio. 
5) A combustão ocorre quando um combustível reage com oxigênio e produz calor, gás carbônico e água (se for completa) ou monóxido de carbono ou fuligem (se for incompleta).
6) Um combustível é constituído, sobretudo de hidrogênio e carbono, tendo o hidrogênio o poder calorífico de 28700Kcal/kg enquanto que o carbono é de 8140Kcal/kg, por isso, quanto mais rico em hidrogênio for o combustível maior será o seu poder calorífico. 
7) O excesso de ar é fator determinante da eficiência da combustão, pois controla o volume, temperatura e entalpia dos produtos da combustão. Para se garantir a combustão completa recorre-se a uma quantidade adicional de ar além do estequiométrico, garantindo desse modo que as moléculas de combustível encontrem o número apropriado de moléculas de oxigênio para completar a combustão. Essa quantidade de ar adicional utilizada é chamada de excesso de ar. O excesso de ar é a quantidade de ar fornecida além da teórica
8) A Biomassa refere-se a variável em função do tipo de cana (75% água; 25% matéria orgânica). A biomassa, matéria orgânica usada para produção de energia, pode ser de origem vegetal ou animal. Essa matéria orgânica produz a bioenergia, uma energia renovável, limpa, com baixo custo e que não emite gases poluentes à atmosfera.
Apesar de liberar gás carbônico, a queima da biomassa para a produção bioenergética não altera a atmosfera, visto que esse gás é utilizado pelos vegetais no processo de fotossíntese. Os combustíveis como etanol e biodiesel são um dos principais produtos provenientes da biomassa. O Etanol além de ser utilizado como combustível, o etanol tem amplo campo de atuação em outros processos industriais:
- Indústria farmacêutica;
- Indústria de alimentos;
- Indústria química;
- Fabricação de plástico e borracha.
9) Querosene:
- Fração mais pesada que gasolina;
- Mistura de C14 a C19;
- Poder calorifico 11.500 kcal/kg.
Óleos combustíveis:
- Fração mais pesada que querosene;
- Mistura de óleo de gás (gasóleo) e “óleo diesel”
- Poder calorífico 10.100kcal/kg (óleo diesel);
- Maior parte é usada no craqueamente.
Resíduo:
- Fração pesada:
- Usada para combustão em caldeiras e fornos.
PROCESSAMENTO DE PETRÓLEO
1) Segundo ASTM qual a definição de petróleo? 
2) Quais outras substâncias podem estar presentes no Petróleo? 
3) Porque o petróleo é mais adequadamente considerado uma emulsão? 
4) Quais os tipos de hidrocarbonetos presentos no petróleo? Como se definem? 
5) Porque a composição do petróleo varia de acordo com a região em que foi formado? 
6) Porque a redução de oferta de petróleo impacta na economia de um país e não só nos transportes? 
7) Qual a importância da emoção de enxofrede derivados de petróleo? 
8) No que consiste o craqueamento catalítico do petróleo?
RESPOSTAS
1. Segundo a American Society for Testing and Materials – ASTM, o petróleo pode ser definido como a mistura de ocorrência natural, que consiste predominantemente de hidrocarbonetos e derivados orgânicos sulfurados, nitrogenados, e oxigenados, metais e outros elementos a qual é ou pode ser extraída da terra, em geral, no estado líquido. 
1. Outras substâncias que podem estar e comumente acompanham o petróleo são a água, gases dissolvidos e matéria inorgânica.
1. Mesmo que muitos afirmem que o petróleo é um líquido, a melhor definição é de uma emulsão pois é formado por gases e sólidos dispersos em uma fase líquida. Os gases mais comuns são o butano, propano e o metano. Além de óxidos de enxofre, os sólidos são hidrocarbonetos que contem mais de 18 carbonos em sua cadeia.
1. Os hidrocarbonetos que formam o petróleo são classificados como aromáticos (cadeia cíclica insaturada), parafínicos (de cadeia aberta e saturada), naftênicos (de cadeia cíclica e saturada) e oleofínicos (que apresentam ligações triplas ou duplas).
1. A variação da composição do petróleo de acordo com a região em que foi formado se deve as diferenças de propriedades físicas entre os hidrocarbonetos, como o ponto de ebulição, que permitem a separação dos componentes do petróleo. A diferença da quantidade de cada tipo de hidrocarboneto resulta em diferentes tipos de petróleos, com características químicas e físicas diferentes como densidade, viscosidade e até tonalidades.
1. O petróleo é uma das principais commodites do mundo, movimentando grande quantidade de dinheiro no mercado mundial e envolvendo a maioria dos países de todo o planeta, já que ele é uma materia prima para vários fins como abastecimento de energia, combustível, plástico e muitos outros. Tendo isso em vista, em caso de uma redução da oferta de petróleo, um país seria afetado em todos os setores de produção que precisam do consumo da matéria prima, o que afetaria negativamente a economia de uma nação. 
1. O importante objetivo de remover o enxofre presente nos derivados de petróleo é reduzir as emissões do gás no meio ambiente no momento da combustão, já que ele provoca poluição do ar, chuva ácida e é prejudicial à saúde do homem. 
1. O craqueamento catalítico do petróleo consite no processo auxiliado por um catalisador em que é realizada a quebra de moléculas longas de hidrocarbonetos de elevada massa molar para a formação de outras moléculas com cadeias menores e massas molares mais baixas, como alcanos, alcenos e, inclusive, carbono e hidrogênio.