GASES INDUSTRIAIS. QUÍMICA APLICADA QAP 0001 Prof.: Sivaldo Leite Correia, Dr. Doutorando: Samoel Schwaab

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1 GASES INDUSTRIAIS QUÍMICA APLICADA QAP 0001 Prof.: Sivaldo Leite Correia, Dr. Doutorando: Samoel Schwaab

2 Introdução Gases Industriais; Grupo de gases comercialmente fabricados e vendidos; Contribuições do setor para a indústria e economia; Uso como matérias primas em alguns processos; Gases: N 2, O 2 e CO 2 Aplicações; Propriedades Químicas; Propriedades Físicas; Processos de Obtenção.

3 Gases Industriais Grupo de gases comercialmente fabricados e vendidos para utilização em aplicações diversas. Grupos de Gases Grupos e exemplos de gases comercialmente fabricados e vendidos para utilização em aplicações diversas:

4 Economia

5 Economia As vendas do setor são da ordem de Bilhões de Dólares anualmente. Com faturamento de R$ 94 milhões em 2010, a IBG detém escassos 1,7% das vendas do setor, que inclui oxigênio, nitrogênio, acetileno e outros gases, um mercado estimado em US$ 3,3 bilhões, segundo a Associação Brasileira da Indústria Química (Abiquim).

6 Gases Industriais Podem ser divididos, quanto ao processo de produção, em dois grupos: Derivados do fracionamento do ar atmosférico liquefeito, processo puramente físico (resfriamento e destilação); Obtidos por processos químicos.

7 Oxigênio O2 Nitrogênio N2

8 Nitrogênio N 2 SÍMBOLO QUÍMICO: N 2 NºATÔMICO: 7 PESO MOLECULAR: 28 g/mol PONTO DE EBULIÇÃO (a 1 atm): PONTO DE FUSÃO (a 1 atm): TEMPERATURA CRÍTICA: PRESSÃO CRÍTICA: -195,8ºC -210,0ºC -146,9ºC 33,0 atm Características físicas: Características químicas: Incolor, inodoro, extremamente frio em fase líquida,nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) apresenta-se na fase gasosa. Inerte, não inflamável, não tóxico, não corrosivo.

9 Nitrogênio N 2 Aplicações Principais: Como colchão gasoso protetor; Obtenção de temperaturas muito baixas de até -174 C; Armazenamento e transporte de substancias Indústria química: na exclusão de oxigênio ou de umidade, como proteção de processos de polimerização, ou em aplicações como diluente. Industria de aço: proteção e no recozimento branco. Agente refrigerante. Alguns compostos são utilizados na fabricação de fertilizantes e explosivos.

10 Fabricação do Nitrogênio N2

11 Fabricação do Nitrogênio N2

12 Fabricação do Nitrogênio N 2 Destilação Fracionada do Ar: Converte-se o ar seco em ar líquido pelo resfriamento a -200 C; O ar liquefeito é então transferido para a coluna de fracionamento; Na coluna existem compartimentos com diferentes temperaturas onde cada componente é fracionado de acordo com seu P. E (ponto de ebulição). Os produtos resultantes do processo são: Oxigênio líquido (O 2 ) P.E. = -183 C Gás Argônio (Ar) P.E. = -186 C Gás nitrogênio (N 2 ) P.E. = -196 C

13 Oxigênio O 2 SÍMBOLO QUÍMICO: O 2 NºATÔMICO: 8 PESO MOLECULAR: 32 g/mol PONTO DE EBULIÇÃO (a 1 atm): PONTO DE FUSÃO (a 1 atm): TEMPERATURA CRÍTICA: PRESSÃO CRÍTICA: -183ºC -218,8ºC -118,4ºC 50,1 atm Características físicas: Características químicas: Incolor na fase gasosa, azulado e extremamente frio em fase líquida, inodoro em ambas as fases e nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) apresenta-se na fase gasosa. Oxidante, não inflamável, não tóxico, não corrosivo e acelerador de combustão.

14 Oxigênio O 2 Aplicações Principais: Indústria química: é utilizado em uma variedade de processos químicos de oxidação. Produção de óxido de acetileno e de etileno, na produção da amônia e metanol. Indústria de aço: em conjunto com o acetileno, é usado para: corte, aquecimento, endurecimento e limpeza de metais. Piscicultura: utilizado no transporte e cultivo de peixes para consumo. Saneamento: tratamento de agua e efluentes

15 Fabricação do Oxigênio O 2 Principal: liquefação e retificação do ar. Dissociação eletrolítica da água.

16 Gás Carbônico / Dióxido de Carbono CO 2 Propriedade CO 2 sólido Gelo Densidade relativa 1,56 0,90 Ponto de sublimação ou de fusão -78,5 C 0 C Temperatura crítica 31,0 C 365 C Pressão crítica 72,8 atm 194,6 atm a 0 C Calor latente de fusão 48,6kcal/kg 85,3 kcal/kg Calor latente de vaporização 94,0kcal/kg 636,5 kcal/kg a - 16,7 C Peso do gás 1,87kg/m 3 0,00487 kg/m 3 Peso do sólido 1.442kg/m kg/m 3 Calor latente de sublimação 138kcal/kg... Efeito refrigerante 153 kcal/kg 80kcal/kg Características físicas: Características químicas: Incolor, inodoro, nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) apresenta-se na fase gasosa. É 1,4 vezes mais pesado que o ar Não inflamável, ligeiramente tóxico, não corrosivo de saber ácido.

17 Gás Carbônico / Dióxido de Carbono CO 2 Aplicações: Refrigeração de sorvetes, carnes e outros alimentos; Como inertizante na conserva de alimentos; Propelente em aerossóis; Indústria de bebidas; Resfriamento de rebites de alumínio e de partes de máquinas encaixadas a frio; Material de controle de incêndios; Fabricação do ácido salicílico e como matéria prima da barrilha; Expansão de poliuretano.

18 Fabricação / Obtenção CO 2 Gases de combustão de materiais carbonáceos (óleo combustível, gás combustível, coque), contendo de 10 a 18% de CO 2 ; Co-produto das indústrias de fermentação, resultante da degradação da dextrose em álcool e dióxido de carbono; O gás contém cerca de 99% de CO 2. Co-produto das operações do fornos de cal, onde se calcinam os carbonatos a óxido; as análises do gás dão de 10 a 40% de CO 2. Reação reversível usada para aumentar a concentração obtida de CO 2 Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O 2NaHCO 3 A Reação é deslocada para a direita pelo aumento da pressão parcial do CO 2 e pela redução da temperatura.

19 Fabricação / Obtenção CO2

20 Fabricação / Obtenção CO 2 O gás de combustão é resfriado, purificado e lavado mediante a passagem por dois lavadores de água. O CO 2 é removido pela absorção seletiva, numa solução aquosa de etanolamina.

21 Fabricação / Obtenção CO 2 O CO 2 é purificado num lavador a KMnO 4, ficando isento de traços de H 2 S e de aminas, e é secado. O CO 2 é comprimido, resfriado e liquefeito.

22 Fabricação / Obtenção CO2