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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: Operações Unitárias para a Indústria de Alimentos II PROFESSORA: Dr a . Miriam Carla B. Ambrosio Ugri 3 - CRISTALIZAÇÃO 3.1 - Introdução A cristalização é o segundo processo de separação mais utilizado na Indústria Química, sendo de grande importância devido à grande quantidade de materiais que são comercializados na forma cristalina. É um processo de separação sólido-líquido em que ocorre a transferência de massa de um soluto a partir de uma solução líquida para uma fase cristalina pura. Um exemplo é a produção de sucrose a partir do açúcar de beterraba, em que a sucrose é cristalizada a partir de uma solução aquosa. Por definição, cristalização é a formação de partículas sólidas a partir de uma fase homogênea. Este processo pode ocorrer no congelamento da água para formar gelo, na formação de partículas de neve a partir do vapor, na formação de partículas sólidas a partir de um líquido fundido ou na formação de cristais sólidos a partir de uma solução líquida. A cristalização baseia-se no princípio de que uma solução saturada ao ser resfriada ou concentrada, sofre um fenômeno de histerese, no qual uma única fase (líquida) pode sobreviver por algum tempo sem que ocorra a formação de sólido. Ao prosseguir o processo, a supersaturação atinge seu nível máximo, quando ocorre a formação dos primeiros sólidos (núcleos), tendendo a voltar ao equilíbrio do sistema pelo crescimento dos núcleos. Ao longo deste caminho, denomina-se supersaturação a diferença entre a concentração da solução e a concentração de equilíbrio naquela condição; sendo a força motriz do processo. A supersaturação em uma solução pode ser criada tanto pelo resfriamento quanto por evaporação do solvente. Em toda a história da indústria química moderna se tem produzido cristais mediante métodos que vão desde o mais simples, como se deixar esfriar tabuleiros com soluções concentradas quentes, até os mais complexos, como os processos de cristalização contínuos, cuidadosamente controlados em várias etapas e que visam a obtenção de um produto com partículas de dimensões, de formas, de teor de umidade e de pureza muito uniformes. O processo de cristalização trata da remoção de um soluto sólido de uma solução, através de sua precipitação. O processo é atrativo porque combina a formação e a separação do produto, podendo os cristais serem formados mesmo a partir de soluções impuras. Pode ser efetuada a temperaturas relativamente baixas, numa escala que varia de alguns gramas até milhares de toneladas por dia. No processo comercial, não somente o rendimento e a pureza são importantes, mas também a forma e o tamanho dos cristais. Uma uniformidade de tamanho é desejável para

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Page 1: 3 - CRISTALIZAÇÃO

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS

DISCIPLINA: Operações Unitárias para a Indústria de Alimentos II

PROFESSORA: Dra. Miriam Carla B. Ambrosio Ugri

3 - CRISTALIZAÇÃO

3.1 - Introdução

A cristalização é o segundo processo de separação mais utilizado na Indústria

Química, sendo de grande importância devido à grande quantidade de materiais que são

comercializados na forma cristalina.

É um processo de separação sólido-líquido em que ocorre a transferência de massa

de um soluto a partir de uma solução líquida para uma fase cristalina pura. Um exemplo é a

produção de sucrose a partir do açúcar de beterraba, em que a sucrose é cristalizada a partir

de uma solução aquosa.

Por definição, cristalização é a formação de partículas sólidas a partir de uma fase

homogênea. Este processo pode ocorrer no congelamento da água para formar gelo, na

formação de partículas de neve a partir do vapor, na formação de partículas sólidas a partir

de um líquido fundido ou na formação de cristais sólidos a partir de uma solução líquida.

A cristalização baseia-se no princípio de que uma solução saturada ao ser resfriada

ou concentrada, sofre um fenômeno de histerese, no qual uma única fase (líquida) pode

sobreviver por algum tempo sem que ocorra a formação de sólido. Ao prosseguir o

processo, a supersaturação atinge seu nível máximo, quando ocorre a formação dos

primeiros sólidos (núcleos), tendendo a voltar ao equilíbrio do sistema pelo crescimento

dos núcleos. Ao longo deste caminho, denomina-se supersaturação a diferença entre a

concentração da solução e a concentração de equilíbrio naquela condição; sendo a força

motriz do processo. A supersaturação em uma solução pode ser criada tanto pelo

resfriamento quanto por evaporação do solvente.

Em toda a história da indústria química moderna se tem produzido cristais mediante

métodos que vão desde o mais simples, como se deixar esfriar tabuleiros com soluções

concentradas quentes, até os mais complexos, como os processos de cristalização

contínuos, cuidadosamente controlados em várias etapas e que visam a obtenção de um

produto com partículas de dimensões, de formas, de teor de umidade e de pureza muito

uniformes.

O processo de cristalização trata da remoção de um soluto sólido de uma solução,

através de sua precipitação. O processo é atrativo porque combina a formação e a separação

do produto, podendo os cristais serem formados mesmo a partir de soluções impuras. Pode

ser efetuada a temperaturas relativamente baixas, numa escala que varia de alguns gramas

até milhares de toneladas por dia.

No processo comercial, não somente o rendimento e a pureza são importantes, mas

também a forma e o tamanho dos cristais. Uma uniformidade de tamanho é desejável para

Page 2: 3 - CRISTALIZAÇÃO

minimizar a formação de blocos no empacotamento, para facilitar o escoamento, para

facilitar a lavagem e filtração, e para que tenha um comportamento uniforme quando

utilizado.

O produto inicial de um cristalizador é chamado de magma, uma mistura bifásica de

cristais e seu líquido mãe. Os cristais são quase puros, mas o licor não é. Estas impurezas

são removidas pela separação dos cristais de seu líquido por filtração ou centrifugação. É

também importante impedir que o licor seque nos cristais, tanto que eles são lavados com

solvente puro para produzir o cristal sólido final. A pureza do produto final também precisa

ser controlada para que o licor não fique ocluído nos cristais.

Aplicações da crsitalização: remoção de sacarose; remoção de KCl de soluções

aquosas; congelamento da água.

3.2 - Supersaturação

Dado um tempo suficiente, qualquer sólido em contato com sua solução se

dissolverá se a solução não estiver saturada, ou irá crescer às custas da solução se a solução

estiver supersaturada. Assim, com o objetivo de formar cristais, a solução precisa estar

supersaturada e, em qualquer caso, a curva de solubilidade representa as condições de

equilíbrio.

Na cristalização, há transferência de massa da solução para a superfície do cristal. A

força motriz para o crescimento do cristal é a diferença de concentração entre a solução e a

superfície do sólido. A concentração na interface deve estar no equilíbrio (saturada), desta

forma a solução deve estar supersaturada para o cristal crescer. O grau de supersaturação

depende do número e da forma dos cristais sobre os quais ocorre a precipitação, do nível de

temperatura, da concentração da solução e da violência da agitação atuante.

Existem diferentes possibilidades de produzir a supersaturação:

- redução da temperatura;

- evaporação do solvente;

- adição de um terceiro componente que mude o equilíbrio (mudança de pH ou da

concentração de sal).

Os dados de solubilidade de um sistema determinam qual destas abordagens é a

melhor. Normalmente, a solubilidade aumenta com a temperatura, desta forma, faz sentido

resfriar a solução para produzir a supersaturação e a formação de cristais. Em outros casos,

a curva de solubilidade é plana, indicando a necessidade de suplementar o resfriamento

com a evaporação do solvente. Em sistemas em que a solubilidade diminui com o aumento

da temperatura, torna-se necessária uma mudança do equilíbrio.

Exemplo 1: Uma solução aquosa de dicromato de potássio contém 18% em peso de K2Cr2O7. 700

lb de água são evaporadas de 1000 lb da solução e o restante é resfriado para 20C. Calcular a

quantidade e o rendimento dos cristais produzidos. A solubilidade do K2Cr2O7 em água a 20C é 0,390 lbmol/1000lb de água.

Page 3: 3 - CRISTALIZAÇÃO

A Supersaturação significa que existe uma diferença de concentração entre uma

solução com cristais crescendo e uma em equilíbrio com os cristais. As duas fases estão

muito próximas na mesma temperatura.

A supersaturação (S) pode ser expressa como um coeficiente:

1solvente do partes 100equilíbrio em soluto do partes

solvente do partes 100soluto do partesS

Na cristalização, o equilíbrio é obtido quando a solução (ou líquido) mãe atinge a

condição de saturação. Isto é representado por uma curva de solubilidade, apresentada na

Figura 1, para diferentes sais inorgânicos.

Figura 1 – Curvas de solubilidade

A curva para o nitrato de potássio (KNO3) é típica, sua solubilidade aumenta com a

temperatura e não existem hidratos, existe fase sólida em toda a curva.

A curva do cloreto de sódio (NaCl) é um caso especial, existe somente uma fase

sólida e a solubilidade aumenta continuamente com a temperatura. Mas, esta curva é

marcada por ser muito plana; a solubilidade aumenta de 35,9 partes de sal por 100 partes de

água a 0C para 40 partes de sal por 100 partes de água a 100C.

3.3 – Rendimento

Em muitos processos industriais de cristalização, os cristais e o líquido mãe estão

em contato por um tempo suficientemente longo para atingir o equilíbrio, e o líquido mãe

Page 4: 3 - CRISTALIZAÇÃO

está saturado na temperatura final do processo. O rendimento do processo pode ser

calculado a partir da concentração da solução original e da solubilidade na temperatura

final. Se ocorrer uma evaporação considerável durante o processo, ela deve ser conhecida

ou estimada.

Quando a taxa de crescimento do cristal é lenta, é preciso um longo tempo para o

equilíbrio ser alcançado. Isto é real quando a solução é viscosa ou quando os cristais são

coletados no fundo do cristalizador. Nestas situações, o líquido mãe final pode reter uma

apreciável supersaturação, a o rendimento efetivo será menor que o calculado pela curva de

solubilidade.

Se os cristais são anidros, o cálculo do rendimento é simples, porque a fase sólida

não contém solvente. Quando o produto contém água de cristalização, deve-se considerar a

água que contém nos cristais, desde que esta água não esteja disponível para reter soluto na

solução. O cálculo do rendimento de solutos hidratados é expresso em massa e em termos

de sal hidratado e água livre. Como esta é a última quantidade que permanece na fase

líquida durante a cristalização, as concentrações ou quantidades baseadas na água livre

podem ser subtraídas para dar um resultado correto.

3.4 - Formação de Cristais e Crescimento

Há dois estágios na formação dos cristais: a nucleação e o crescimento. Assim, na

solução supersaturada, algum processo de quebra do “pseudoequílibrio” da supersaturação

precisa ocorrer para que se tenha início a formação dos primeiros núcleos de cristais. O

processo de nucleação pode ser expresso quantitativamente como o número de novas

partículas formadas, por unidade de volume e por unidade de tempo. Uma vez que os

núcleos estão disponíveis, material adicional é incorporado na sua superfície exterior e os

cristais crescem.

A taxa de nucleação, que é o número de cristais em relação ao volume da solução e

pelo tempo, obtida a partir da teoria de cinética química é dada por:

3

16exp.

232

32

0

sRT

NVCB aaM

em unidade CGS (1)

sendo que: C – fator de freqüência (medida estatística do número de embriões que

atingem o tamanho crítico – em torno de 1*1025

núcleos/ cm3.s

- número de íons por molécula de soluto (para cristais moleculares =1)

VM – volume molar de cristal

T - temperatura (K)

Na – constante de Avogadro (6,022*1023

moléculas/gmol)

R – constante dos gases ideais (8,3193*107 ergs/gmol.K)

s – supersaturação da solução

a - tensão interfacial aparente

Quando se conhece os valores de C e , um valor de s pode ser calculado que irá

corresponder a taxa de nucleação de 1 núcleo/s.cm3, ou B=1.

A solubilidade está relacionada ao tamanho da partícula pela equação de Kelvin:

Page 5: 3 - CRISTALIZAÇÃO

RTL

VM

4ln (2)

sendo: L – tamanho do cristal

- razão das concentrações das soluções supersaturadas e saturadas

VM – volume molar do cristal

- tensão interfacial sólido/líquido

- número de íons por molécula de soluto (para cristais moleculares, =1)

Desde que s1 , a equação de Kelvin mostra que um cristal muito pequeno de

tamanho L pode existir em equilíbrio com uma solução tendo uma supersaturação s,

relativo a uma solução saturada em equilíbrio com cristais grandes.

Exemplo 2: Assumindo que a taxa de nucleação do cloreto de potássio é consistente com

uma tensão interfacial aparente de 2,5 ergs/cm2, determine a taxa de nucleação como uma

função de s na temperatura de 80F (300K).

Exemplo 3: Qual deveria ser o tamanho de um núcleo em equilíbrio com uma

supersaturação de 0,029, sob as condições do exemplo 2?

Muitas discussões de cristalização envolvem a teoria da supersaturação de Miers.

Na Figura 2 é mostrada a progressão do processo de cristalização.

Figura 2 – Progressão da Cristalização,

Teoria da supersaturação de Miers

Legenda:

1- Alimentação da solução não-saturada

2- A solução resfria até a saturação

3- Entrada na zona „metaestável‟, início da

nucleação

4- Nucleação rápida

5- A concentração diminui com o

crescimento dos cristais

6- Crescimento dos cristais no ciclo de

resfriamento

7- Solução de saída, supersaturada

A curva de saturação representa a concentração máxima da solução que pode ser

obtida colocando o soluto em equilíbrio com o solvente. Ela representa o último limite para

a cristalização a partir de soluções saturadas.

A curva de supersaturação representa o limite no qual a formação dos núcleos

começa espontaneamente e, conseqüentemente, o ponto onde a cristalização pode começar.

Page 6: 3 - CRISTALIZAÇÃO

Largura Máxima da Zona Metaestável: quando a supersaturação atinge seu nível máximo,

ocorre a formação dos primeiros sólidos (núcleos), tendendo a voltar ao equilíbrio do

sistema pelo crescimento dos núcleos.

Na prática, o crescimento dos cristais raramente é ideal: os cristais aglomeram e

quebram, as impurezas podem entrar no vértice dos cristais e a nucleação pode ocorrer de

maneira indesejada.

3.5 - Forma e Tamanho dos Cristais

O tamanho do cristal é um fator significativo de qualidade do produto. Sendo assim,

o projeto e a operação de um cristalizador podem ser direcionados para a obtenção de uma

predeterminada distribuição de tamanho de cristais. A interação entre o crescimento e a

nucleação é o que irá definir esta distribuição de tamanhos.

O tamanho do cristal pode ser especificado pelo seu comprimento característico (L),

definido como:

psp

p

pp

p

sDv

s

sD

v

66

então:

p

p

pss

vDL

6 (3)

sendo que: Dp – diâmetro equivalente do cristal

vp – volume do cristal

sp – área superficial do cristal

s – esfericidade do cristal

A equação (3) satisfaz sólidos regulares com s próximo de 1, mas não satisfaz para

discos e agulhas com valores muito pequenos de s. Na prática, L é considerado igual ao

tamanho determinado por peneiramento (análise granulométrica).

Os cristais são compostos de átomos, íons ou moléculas, organizados de uma forma

ordenada e de maneira repetida, e localizados em matrizes ou em arranjos espaciais. As

distâncias entre estes planos imaginários no cristal são normalmente medidas por difração

de raios-x, bem como o ângulo entre estes planos. Os cristais apresentam-se como poliedros

que possuem faces chatas e cantos pontiagudos.

Existem seis classes de cristais, dependendo do arranjo dos eixos aos quais os

ângulos se referem. As classes são:

- cúbica: três eixos iguais com ângulo reto entre eles

- tetragonal: três eixos todos com ângulo reto, um maior que os outros dois

- ortorômbica: três eixos todos com ângulo reto, mas todos com comprimentos

diferentes

- hexagonal: três eixos iguais em um plano inclinado a 60 entre eles, um com ângulo

reto em relação a este plano mas não necessariamente com o mesmo comprimento

dos outros

Page 7: 3 - CRISTALIZAÇÃO

- monoclínica: dois eixos com ângulo reto em um plano, e um terceiro eixo com

ângulo inclinado em relação a este plano

- triclínica: 3 eixos com ângulo inclinado entre eles.

Num processo industrial, os cristais se aglomeram, as impurezas são ocluídas nas

superfícies de crescimento, a nucleação não ocorre só na solução, mas também sobre as

superfícies cristalinas, e os cristais são fragmentados pelas bombas e pela agitação dos

sistemas de produção. Estes fatores influenciam no hábito do cristal.

O termo hábito do cristal é usado para denotar o desenvolvimento relativo dos

diferentes tipos de face. Por exemplo, cloreto de sódio cristaliza a partir de soluções

aquosas somente com a face cúbica. Por outro lado, se o cloreto de sódio cristalizar a partir

de uma solução aquosa contendo uma pequena quantidade de uréia, os cristais obtidos terão

faces octaedras. Ambos os cristais pertencem ao sistema cúbico, mas diferem no hábito.

O hábito afeta a pureza do produto, sua aparência, a tendência em formar torrões ou

a pulverizar-se e, por tudo isso, influencia a aceitação do mercado consumidor.

O hábito é fortemente influenciado pelo grau de supersaturação, pela intensidade da

agitação, pela densidade populacional e pelas dimensões dos cristais nas vizinhanças e pela

pureza da solução.

3.6 - Equações de Balanço

Balanços de massa e energia, e a equação de transferência de calor, são as

ferramentas usadas na resolução de problemas de cristalização. O balanço material é

necessário para se determinar o rendimento do processo e o balanço de energia, para se

determinar a quantidade de solvente evaporado e a temperatura final da solução (licor)

final.

O rendimento em cristais de um processo de cristalização pode ser calculado

conhecendo-se a concentração inicial do soluto, a temperatura final e a solubilidade a esta

temperatura.

O método mais satisfatório para o cálculo dos efeitos térmicos durante o processo

de cristalização é o uso de diagramas entalpia-concentração para a solução e as várias fases

sólidas presentes no sistema. Entretanto, poucos diagramas estão disponíveis. Quando tal

diagrama estiver disponível, utiliza-se o procedimento a seguir. A solução alimentada

possui entalpia H1, a mistura final de cristais mais o líquido mãe possuem entalpia H2. Caso

ocorra alguma evaporação durante o processo, a entalpia do vapor Hv é obtida a partir de

tabelas de vapor. Desta forma, o calor trocado é:

12 HHHQ v (4)

Caso Q > 0 calor deve ser fornecido ao sistema

se Q < 0 calor é perdido ou retirado do sistema.

3.7 - Equipamentos para Cristalização

Uma diferença importante entre muitos cristalizadores comerciais é a maneira pela

qual o líquido supersaturado entra em contato com os cristais que estão crescendo.

Page 8: 3 - CRISTALIZAÇÃO

Os cristalizadores podem ser classificados convenientemente em termos do método

usado para se obter o depósito das partículas. Os grupos são:

1. Cristalizadores que conseguem a precipitação mediante o resfriamento de uma

solução concentrada quente. Pode ser usado para aquelas substâncias que tem a

curva de solubilidade diminuída com a temperatura. Pode-se incluir os resfriadores

de tabuleiro, os cristalizadores descontínuos com agitação e o cristalizador contínuo

Swenson-Walker.

2. Cristalizadores que conseguem a precipitação mediante a evaporação de uma

solução. Sua principal aplicação é na obtenção do sal, onde a curva de solubilidade

é tão plana que a produção de sólidos pelo resfriamento é desprezível. Pode-se

incluir os evaporadores-cristalizadores, os cristalizadores com tubo de tiragem e os

cristalizadores Oslo.

3. Cristalizadores que conseguem a precipitação pela evaporação adiabática e pelo

resfriamento. Neste grupo estão os cristalizadores a vácuo. É um dos principais

métodos para produção em larga escala.

Se uma solução quente é introduzida no vácuo onde a pressão total é menor que a

pressão de vapor do solvente na temperatura em que ele foi introduzido, o solvente

deve sofrer um “flash”, e o “flash” deve produzir um resfriamento adiabático. A

combinação da evaporação com o resfriamento produz a supersaturação desejada.

Para a recuperação dos cristais, após sua separação do líquido mãe, utilizam-se os

seguintes processos:

secagem lavagem

filtração

çãocentrifuga

ãosedimentaç

Os cristalizadores podem ser classificados de acordo com o tipo de operação:

batelada ou contínua. Os processos em batelada são realizados para certas aplicações

especiais. Geralmente os processos contínuos são preferidos.

Cristalizador de tabuleiro:

São constituídos por tabuleiros nos quais se permite que uma solução arrefeça e

cristalize. Hoje, na indústria, raramente são usados exceto em operações de pequena

escala, pois ocupam muito espaço e muita mão-de-obra e os produtos obtidos são de

baixa qualidade.

Tanques de cristalização descontínua com agitação:

Provavelmente o método mais antigo e básico de cristalização. Soluções saturadas são

deixadas para resfriar em tanques abertos de fundo cônico, em geral. Após a

cristalização, a solução mãe é drenada e os cristais são coletados. Em alguns casos, o

tanque é resfriado por serpentinas ou por uma jaqueta, e um agitador é utilizado para

melhorar a transferência de calor, manter a temperatura da solução mais uniforme,

Page 9: 3 - CRISTALIZAÇÃO

manter os cristais finos em suspensão para que eles cresçam mais uniformes. Este tipo

possui aplicação limitada, sendo utilizado para produção de fármacos e na química fina.

Figura 3 – Cristalizador descontínuo com agitação

Suas principais desvantagens são: equipamento essencialmente descontínuo e a

solubilidade é mínima na superfície das serpentinas de resfriamento. Consequentemente, os

cristais crescem mais rápido neste ponto, e as serpentinas são cobertas rapidamente com a

massa de cristais diminuindo a taxa de transferência de calor.

Cristalizador Swenson-Walker:

É um cristalizador de resfriamento destinado a operar continuamente. Consiste numa

grande calha semicilíndrica, com 24 in de largura e 10 ft de comprimento, com camisa

de água de resfriamento e um misturador de fitas que gira cerca de 7 rpm. A solução

quente concentrada é introduzida continuamente numa das extremidades do

cristalizador e flui lentamente para a outra extremidade enquanto vai resfriando. O

agitador é utilizado para raspar os cristais das paredes frias da unidade e agitar os

cristais na solução, de modo que a precipitação ocorra principalmente pelo acúmulo de

material sobre os cristais formados anteriormente, ao invés de ser fruto da formação de

novos cristais. No final do cristalizador, o líquido mãe e os cristais saem juntos e são

drenados, a partir daí o líquido mãe retorna ao processo e os cristais úmidos são

centrifugados.

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Figura 4 – Cristalizador Swenson - Walker

Cristalizador a vácuo:

A evaporação é obtida pelo “flash” da solução quente num vaso a baixa pressão. A

energia para vaporização é obtida pelo calor sensível da carga e, por isso, a temperatura

de mistura do líquido e vapor, depois do “flash” é muito mais baixa que antes do

“flash”. Este resfriamento provoca a cristalização. As unidades podem ser operadas

descontinuamente; a carga é bombeada para o vaso e inicia-se a agitação da solução.

Dá-se a partida nos ejetores, a pressão e a temperatura do sistema diminuem

gradualmente. Durante a corrida, a vaporização do líquido ocorre em todas as pressões

situadas entre a atmosférica e a pressão mínima final.

Page 11: 3 - CRISTALIZAÇÃO

Figura 5 – Cristalizador a vácuo

Evaporador-Cristalizador de circulação forçada:

É o cristalizador mais comum. O líquido é aquecido no trocador de calor, seguindo para

o recipiente de cristalização, onde ocorre uma vaporização flash, reduzindo a

quantidade de solvente na solução. O licor supersaturado segue então para uma área

onde ocorre a cristalização. Os cristais são separados, o licor é misturado com a

corrente de alimentação e retornam para serem aquecidos novamente.

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Figura 6 - Evaporador-Cristalizador de circulação forçada:

Cristalizador Krystal

A unidade é adaptada para a produção de cristais uniformes, grandes, que são

usualmente um pouco arredondados. O equipamento é um evaporador com circulação

forçada, com calefator externo contendo uma combinação de filtro para o sal e de

classificador de partículas no fundo do corpo do evaporador. Quando se deseja, o

aquecedor externo pode ser usado como resfriador, e assim a cristalização ocorre pelo

resfriamento da solução. O fluxo de líquido ascende pelo aquecedor externo. O tubo de

escoamento, que transpassa o corpo do cristalizador, vai até o fundo do coletor e

classificador de cristais. O escoamento é ascendente no classificador, o que possibilita o

contato entre os cristais e a solução ligeiramente supersaturada, simultaneamente com a

classificação dos cristais. Esta é uma característica peculiar do equipamento. As

partículas maiores são as que atingem o fundo do classificador e são retiradas na forma

do magma (cristais suspensos na solução) do produto. Os cristais finos e a solução

saturada saem pelo topo do leito e são reciclados.

Page 13: 3 - CRISTALIZAÇÃO

Figura 7 – Cristalizador Krystal.

A – Topo com vapor; B – câmara de

crescimento dos cristais; C – bomba de

circulação;

D – aquecedor ou resfriador; E – tudo de

descarga no fundo do leito de cristais; F –

tomada da bomba de circulação; G –

Descarga de produto

Partículas Cristalizadas:

Page 14: 3 - CRISTALIZAÇÃO

Exemplo 4: Uma solução pesando 10000kg com 30% (b.u.) de Na2CO3 é resfriada a 20C.

O sal cristaliza como decaidrato. Qual será o rendimento de cristais de Na2CO3.10H2O? A

solubilidade dos cristais é de 21,5 kg de Na2CO3 (anidro) / 100kg de água. Assuma duas

situações:

A – não há evaporação de água

B – no processo, são retirados 3% do peso por evaporação da água.

BIBLIOGRAFIA:

BADGER, W.L., BANCHERO, J.T. Introduction to Chemical Engineering

McGraw_Hill Company, Inc., 1955

FOUST, A.S., WENZEL, L.A., CLUMP, C.W., MAUS, L., ANDERSEN, L.B. Princípios das Operações Unitárias, Rio de Janeiro: LTC Editora, 2

a Edição, 1980

GEANKOPLIS, C.J. Transport Processes and Separation Process Principles USA:

Prentice Hall, 4th Edition, 2003

McCABE, W.L., SMITH, J.C., HARRIOTT, P. Unit Operations of Chemical

Engineering, USA: McGraw_Hill Company, Inc., 6th Edition, 2001