Equação de Redlich-Kwong

A equação de Redlich-Kwong é uma equação de estado da família de van der Waals. Ela é escrita da seguinte forma

onde P é a pressão, V é o volume molar e T é a temperatura absoluta. As constantes a e b tem valores que dependem da substância estudada. Elas podem ser calculadas a partir das propriedades críticas da seguinte forma

onde T_c e P_C são a temperatura e a pressão críticas, respectivamente, e R é a constante universal dos gases. Esta equação representou uma melhoria considerável em relação a equação de van der Waals. Apesar da melhoria ser considerável, a equação de Redlich-Kwong não se dá bem na fase líquida. A sua região de precisão ocorre quando

Por isso, quando usada no cálculo do equilíbrio líquido-vapor ela tem que estar associada a uma equação que reproduza bem os valores em líquidos. Hoje a equação de Redlich não é mais usada frente as equações cúbicas mais modernas e mais precisas.

No caso de misturas, as constantes a e b são calculadas para cada componente e os valores de a e b para mistura é dada por

Otto Redlich nasceu em 4 de novembro de 1896 em Viena onde estudou até a conclusão do curso na escola secundária. Terminada a escola, em 1915, alistou-se no exército austro-húngaro onde serviu como oficial de artilharia na frente italiana. Foi ferido e aprisionado em 1918. Depois da guerra retornou a Viena onde estudou química recebendo o titulo de Ph.D. Trabalhou por um ano na indústria ingressando em seguida na universidade de Viena onde começou a lecionar química em 1929 tornando-se catedrático em 1937. Emigrou para os Estados Unidos no final de 1938 onde lecionou em várias universidades. Em 1945 entrou na Shell onde publicou juntamente com Kwong a equação hoje conhecida como equação de Redlich-Kwong. Em 1962 aposentou-se indo para a Universidade da Califórnia em Berkeley. Morreu na Califórnia em 1978.

Foto de Joseph N. S. Kwong

Joseph Neng Shun Kwong nasceu em Kung Won, China, em 28 de outubro de 1916. Quando tinha 7 anos sua família migrou para os Estados Unidos onde seu pai foi estudar. Quando seu pai retornou após completar o curso , Kwong permaneceu em Sacramento na Califórnia com o seu avô. Kwong começou seu estudo em Sacramento. Gradou-se entre os cinco melhores pela Universidade de Stanford em Química e Medicina básica. Fez o mestrado em engenharia química e metalúrgica com ênfase em operações unitárias na Universidade de Michigan em 1939. Recebeu o título de Ph.D. em engenharia química pela Universidade de Minnesota em 1942 com uma tese sobre moagem de minérios. Em 1944 naturalizou-se americano e ingressou na Shell onde trabalhou em processamento. Em setembro de 1948 escreveu, juntamente com Otto Redlich, o trabalho que resultou na publicação da célebre equação de Redlich-Kwong apresentada acima no ano seguinte. Em 1952, foi credenciado como engenheiro profissional pelas universidades da Califórnia e de Minnesota. Em 4 de janeiro de 1998 morreu de pneumonia em Saint Paul, Minnesota.

Hidrociclones

São equipamentos usados nas indústrias químicas para separação de fases por centrifugação. A sua principal vantagem é não ter partes moveis.  Obviamente, a fase continua deve ser obrigatoriamente um líquido, usualmente a água. A fase particulada  é constituída por um material sólido granulado em suspensão na fase líquida. Em princípio o hidrociclone pode ser usado em separação líquido-líquido e gás líquido, mas é incomum.

Abaixo está uma representação esquemática de um hidrociclone. Ele é constituído por uma seção cônica encimada por uma seção cilíndrica. A suspensão é injetada no equipamento de forma  a formar um forte vortex dentro do equipamento. A força centrifuga gerada promove a separação das fases. A suspensão diluída sai pelo topo e a suspensão concentrada  sai pela base.  A hidrodinâmica  do escoamento não pode ser considerada trivial, mas existem muitos estudos.

 

O comprimento total do hidrociclone não supera 150cm podendo chegar a 10cm ou menos. É portanto, um equipamento pequeno. O angulo da seção cônica vai de 5º até 20º. Ângulos menores são preferidos para separação e os maiores para classificação. Ângulos menores resultam em hidrociclones mais compridos. Quando a vazão é muito alta para apenas um hidrociclone uma bateria de hidrociclones em paralelo é usada.

Devido a complexidade dos processos hidrodinâmicos a melhor forma de dimensionar um hidrociclone é experimentar usando um piloto e fazer o scale up a partir do resultado usando os números de Reynolds, Euler e Stokes. O resultado depende demais da geometria, então é sempre bom usar geometrias estudadas e disponíveis na literatura. É o caso dos “designs” de Rietema, Bradley e Mosley.

Na indústria papeleira o hidrociclone é usado para retirar areia. Na perfuração de poços de petróleo o hidrociclone pode ser usado para separar fragmentos de rocha no lodo de perfuração. No beneficiamento de minérios o hidrociclone é usado na classificação e separação das partículas. O hidrociclone tem também uso no tratamento de rejeitos e recuperação de águas.

As cores da reciclagem

Padrão baseado em normais internacionais e oficializado por resolução CONAMA

Azul – papel e papelão

Verde – vidro

Vermelho – plástico

Amarelo – metal

Preto – madeira

Branco- resíduos hospitalares ambulatoriais

Roxo – resíduos radioativos

Marrom - resíduos orgânicos

Cinza – resíduo geral não reciclável ou contaminado, não passível de separação

REF - Fracionamento do gasóleo craqueado

O gasóleo craqueado, proveniente do craqueamento catalítico, é levado para uma coluna chamada fracionadora principal ou, preferir, fracionadora primária. Nesta coluna, ele é dividido nas seguintes frações: fração de topo; óleo ciclo leve; óleo ciclo pesado e gasóleo residual para reciclo, que é devolvido ao reator onde ocorre o craqueamento.

A fração de topo é levado para uma bateria de colunas fracionadoras onde são separados os produtos leves de interesse de uma forma bastante semelhante a que é realizada nas unidades de processamento de gás (UPGs). É importante atentar para o fato que olefinas são produzidas no craqueamento catalítico. O resíduo deste fracionamento é a nafta catalítica.

No corpo da coluna são retiradas duas frações: o óleo ciclo leve e o óleo ciclo pesado. Estes nomes estão associados ao ciclo de Otto. O ciclo de Otto para combustíveis leves é o motor a gasolina e o ciclo de Otto para combustíveis pesado é o motor Diesel. Estas duas frações não são retiradas diretamente, mas de uma forma semelhante a que é feita na coluna atmosférica usando uma esgotadora lateral.

Na base da coluna sai um óleo residual que é reciclado juntando-se ao gasóleo que alimenta o reator de craqueamento catalítico.

Quem inventou a escala de pH?

O pH foi inventado por Soren Peder Lauritz Sorensen. Por isso, a escala dos valores do pH é chamada escala Sorensen. O nome pH vem do alemão “potenz Hydrogen” que significa concentração de hidrogenio.

Sorensen nasceu em 9 de janeiro de 1868 em Havrejberg  na Diamarca. Ele foi um jovem gago, sujeito a ataques epilépticos. O vida escolar era um refugio para ele. Em 1886, entrou na Universidade de Copenhague. Ele desejava estudar medicina, mas trabalhando com Jorgensen tomou gosto pela estrutura de compostos inorgânicos. Em 1889 recebeu uma medalha de ouro por seu ensaio sobre radicais químico.  Em 1896 voltaria a ganhar outra medalha de ouro por sua pesquisa sobre os compostos de estroncio. Depois de receber o seu diploma de mestrado foi trabalhar no Instituto politécnico Dinamarques. Em 1899, doutoropu-se em química.

Ele foi diretor do Laboratório Carlsberg em Copenhague de 1901 até 1938 sucedendo a . Foi trabalhando neste laboratório que ele estudou o efeito de íons sobre proteinas. Como a concentração do íon hidrogênio se destacava ele inventou o pH em 1909. No artigo onde descreveu a escala, ele apresentou dois métodos de para medir a acidez, sendo um baseado em eletrodos e o outro baseado em indicadores e comparação de cores. Ele definiu o pH como sendo o negativo do logaritmo decimal da concentração hidrogeniônica, com valores variando de zero a 14. Valores de pH abaixo de sete indicavam acides e maiores do que sete basicidade

Sorensen morreu em Copenhague em 12 de fevereiro de 1939.

Indústrias químicas e paraquímicas

As indústria químicas são indústrias de transformação onde a matéria prima é transformada em produtos úteis por meio de reações químicas.

 

 

 

 

A definição de indústria química no sentido mais restrito obriga que a reação seja o agente transformador. Por exemplo, na síntese da amônia, o hidrogênio reage com o nitrogênio para formar a amônia. Na escala industrial a reação é realizada num reator especialmente desenhado conhecido como conversor de amônia. Neste equipamento, a mistura hidrogênio-nitrogênio percola leitos catalíticos onde a reação ocorre.  A fabrica de amônia é, portanto uma indústria química na acepção exata do termo.

Conversor de amônia KAAP.

Se o produto não for resultado da reação, a indústria não será uma indústria química mesmo que reações nela ocorram. Um exemplo é a fábrica de celulose. A matéria prima é a madeira e o produto desejado é a celulose um dos componentes da madeira. Para obter a celulose a madeira é digerida com soda. A soda ataca a lignina transformando-a em lignato de sódio solúvel. A lixívia preta é separada como rejeito e a celulose é o produto desejado nas fábricas de papel e celulose.  A fábrica de celulose não é uma indústria química na acepção exata do termo, mas isso não é obvio. A similaridade é grande. As indústrias que parecem ser indústrias, mas não são, recebem o nome de industrias paraquímicas.

Digestor continuo de polpa para produção de papel pelo processo kraft.

A definição correta da engenharia química é, portanto, a modalidade de engenharia que projeta indústrias químicas e paraquímicas.

Onde está a parte térmica da energia de um sistema?

A parte da energia que contribui para a temperatura de um sistema está na energia cinética translacional

rotacional e vibracional das moléculas dos sistemas.

os gifs animados acima foram obtidos em: http://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamic_temperature. Se a temperatura está ligada a estes movimentos, ela deve se anular quando estes movimentos cessam. Com isso fica definido o zero termodinâmico ou absoluto. Partindo da equação dos gases ideais e considerando o volume constante observa-se que a a relação entre a pressão e a temperatura é linear. Extrapolando a reta para P = 0 encontra-e o zero absoluto. Johan Heinrich Lambert encontrou o valor  menos 270 graus Celsius. O valor atualmente aceito é menos  273,16 graus Celsius.

Johann Heinrich Lambert

Lambert nasceu em 1728 na cidade de Mulhouse hoje França, mas na época Suíça. Terminada a sua educação escolar continuou estudando nas horas vagas ao mesmo tempo que ocupou vários empregos. Foi ajudante de seu pai que era alfaiate,  empregado de uma siderúrgica próxima, deu aulas particulares. Aos vinte anos se tornou tutor dos filhos do Conde Salis em Chur.  Viajava bastante e nestas viagens conheceu matemáticos famosos.  Retornando a Chur publicou seus primeiros livros sobre ótica e cosmologia e iniciou a sua busca por postos acadêmicos ocupando vários. Em 1764, foi convidado por Euler para ocupar uma posição na Academia Prussiana de Ciência em Berlim. Com isso recebeu suporte financeiro de Frederico II da Prússia, o que permitiu pesquisar intensamente até a sua morte em 1777.