Processos de Separação I
Código
7319
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Química
Créditos
6.0
Professor responsável
Pedro Miguel Calado Simões
Horas semanais
4
Total de horas
70
Língua de ensino
Português
Objectivos
Pretende-se que os estudantes adquiram competências e capacidades que lhes permitam:
- Compreender os conceitos fundamentais dos processos de separação de engenharia química controlados pelo equilíbrio termodinâmico: Absorção gás/líquido, Destilação, Extracção líquido-líquido, Humidificação e Secagem.
- Dimensionar o equipamento a usar nos diferentes processos estudados.
Conteúdo
Processos de separação regulados pelo equilíbrio termodinâmico.
Absorção Gasosa. Lei de Henry e de Raoult. Operação em contra-corrente e em co-corrente. Conceito de caudal mínimo de operação e de etapa teórica. Determinação de número de etapas teóricas. Conceito de unidade de transferência de massa. Determinação da altura de enchimento. Equipamento de absorção. Critérios de dimensionamento e operação.
Destilação. Diagramas de equilíbrio líquido–vapor e de entalpia-composição. Destilação fraccionada - métodos de McCabe-Thiele e Ponchon-Savarit. Operações com refluxo. Cálculo do número de etapas de equilíbrio. Eficiência de uma etapa. Destilação de misturas não ideais. Destilação descontínua. Equipamento.
Extracção Líquido. Critérios de selecção de solventes. Coordenadas triangulares e rectangulares. Tipos de equilíbrio líquido-líquido. Contacto por andares: Extracção multi-etapas com correntes cruzadas e em contra-corrente. Extracção com solventes imiscíveis. Refluxo. Extracção de misturas multi-componentes. Contacto contínuo: Colunas de enchimento; Equipamento.
Humidificação. Processos de humidificação e desumidificação. Humidade e percentagem de humidade. Temperatura de termómetro húmido e de saturação adiabática. Carta psicrométrica - sistema ar/água. Dimensionamento de operações de contacto ar/água. Equipamento.
Secagem. Mecanismos de movimento de água em sólidos: transporte por capilaridade e por difusão. Secagem descontínua. Curvas de velocidade de secagem. Secagem contínua. Dimensionamento de equipamento.
Introdução à ferramenta computacional Aspen+. Resolução de um exercício de destilação multicomponente e de uma coluna de extracção por solventes utilizando o Aspen.
Bibliografia
1. Wankat, P.C.,"Equilibrium Staged Separations", Blackie Academic & Professional, Glasgow, UK, 1990.
2. Treybal, R.E., "Mass Transfer Operations" McGraw Hill Inc.,Tokyo, Japão, 1981.
3. Gomes de Azevedo, E., "Engenharia de Processos de Separação", IST Press, 2013
4. Rousseau, R.W. “Handbook of Separation Process Technology”, Wiley 1987
Método de avaliação
A avaliação contínua da disciplina é constituída por duas componentes:
1. Realização de dois testes, cada um valendo 35% da nota final. O primeiro teste abrange a matéria dos capítulos 1 e 2 do programa da disciplina (Absorção gasosa e Destilação). O segundo teste abrange a matéria dada nos restantes capítulos (Extracção por solventes, Humidificação e Secagem).
A duração de cada teste é de 1 hora e meia. Cada teste é avaliado de 0 a 20 valores. A avaliação é individual e sem consulta. É exigida uma classificação mínima de 10 (9.5) valores, na escala de 0 a 20, na média aritmética simples das notas dos dois testes.
2. Realização e apresentação de trabalho (a realizar em grupo, constituído no máximo por 3 alunos). Resolução de problema prático de um processo de separação usando a ferramenta computacional ASPEN. Conta para 30% da nota final. É exigida uma classificação mínima de 10 (9.5) valores, na escala de 0 a 20, nesta componente de avaliação.
Caso o aluno não tenha aprovação na 1ª componente da avaliação (Realização dos dois testes) ou opte por não a fazer, terá direito a ir a exame de recurso. É exigida uma classificação mínima de 10 (9.5) valores, na escala de 0 a 20, na nota do exame.
Ressalva-se que quer o aluno opte pela realização dos testes ou pelo exame de recurso, será SEMPRE obrigatória a realização da 2ª componente da avaliação da disciplina, isto é, a realização e apresentação do trabalho em ASPEN.
Nota final da disciplina: média ponderada das classificações obtidas nas duas componentes de avaliação de acordo com a seguinte fórmula:
As notas dos dois testes e do trabalho são arredondadas às décimas. A nota final, arredondada ao número inteiro superior mais próximo, deverá ser superior ou igual a 10 valores para aprovação na disciplina.