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Componentes do GrupoElaine de Souza Gonalves

Shaine Leticia

Taiana Gonalves VazViviane de Souza Cruz

Mariana Soares

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Cristalizao

CristalizaoTipos de cristalizao e de equipamento

AplicaesBibliografia

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O que cristalizao?

Formao de slidos;

Processo utilizado para purificao de slidos por

remoo de impurezas como base a diferente

solubilidade do produto que se pretende purificar.

Para qu cristalizar?

Purificar o cristal

Conhecer a estrutura tridimensional das

macromoleculas.

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A Cristalizao uma operao de separao onde,partindo de uma mistura lquida (soluo ou slido fundido-

magma) se obtm cristais de um dos componentes da

mistura, com 100% de pureza.

Na cristalizao criam-se as condies termodinmicas

que levam as molculas a aproximarem-se e a agruparem-

se em estruturas altamente organizadas, os Cristais.

Por vezes, as condies operatrias no permitem obtercristais 100% puros verificando-se a existncia, nos cristais,

de incluses (impurezas) de molculas que tambm tm

grande afinidade para o soluto.

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Nucleao

Nucleao Primria

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Nucleao

Nucleao Secundria

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Uma vez formados os primeiros cristais, pequenos fragmentosdesses cristais podem transformar-se tambm em novos ncleos.

Estamos perante a Nucleao Secundria.

Muitas vezes, para tornar o processo de cristalizao mais rpido,podem-se introduzir sementes (ncleos) no cristalizador.

Uma vez formado o ncleo o cristal comea a crescer, e entramos

na etapa de crescimento do cristal.

A velocidade de agitao ou circulao no cristalizador, o grau desobresaturao, a temperatura, etc. so parmetros operatrios quecondicionam a velocidade de crescimento dos cristais e ascaractersticas do produto final.

Por exemplo, um grau de sobresaturao demasiado elevado e,consequentemente, uma situao muito instvel do ponto de vistatermodinmico, pode dar origem a uma velocidade de nucleaomuito elevada. Formam-se muitos ncleos simultaneamente e oproduto final formado por cristais muito pequenos.

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A cristalizao uma operao que exige,para a sua modelizao, o conhecimento das

relaes de equilbrio entre fases

(lquido/slido).

Nas equaes da velocidade de nucleao ou

da velocidade de crescimento preciso ter

sempre em conta o afastamento do equilbrio,

ou seja a diferena entre a concentrao realexistente na mistura e a concentrao de

saturao (grau de sobresaturao).

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Uma das caractersticas do processo de cristalizao a de que o mesmo composto pode dar origem a formas

cristalinas diferentes (polimorfismo) dependendo dascondies de operao.

Os diferentes tipos de cristais, que correspondem acondies termodinmicas, no estado slido, diferentes

para o mesmo composto, tero propriedades distintas(velocidade de dissoluo, ponto de fuso, forma, etc.)e, como tal, correspondem a produtos diferentes.

Por exemplo, da produo do carbonato de clcio, porcristalizao, o qual pode ser fabricado em diferentes

formas cristalinas. O controlo da forma cristalina docomposto a separar um aspecto fundamental eextremamente difcil da cristalizao industrial.

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Formas de alcanar a

cristalizao

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A forma de atingir a sobresaturao num

cristalizador, partindo de uma soluo saturadado componente a separar, pode ser diversa:

Arrefecimento da soluo saturada;

Evaporao do diluente da soluo saturada;

Adio de um segundo solvente (anti-solvente)

que reduz a solubilidade do soluto (drowning);

Promoo de uma reaco qumica que leva precipitao do soluto;

Alterao do pH do meio.

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O mais comum a nvel industrial que a

cristalizao ocorra devido ao arrefecimento ou

evaporao da soluo me.

Nestes casos a cristalizao acontece,

muitas vezes, nas paredes do cristalizador, em

particular na superfcie dos permutadores, dado

ser a que a sobresaturao surge primeiro.

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Tipos de equipamentos

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O equipamento de cristalizao ser

diferente dependendo da forma como se

atinge a sobresaturao.

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Os equipamentos mais comuns

so: Tanques de cristalizao

(ainda muito usados na produo de acar);

Cristalizadores com permutador externo (scrappedsurface crystalizers), tambm conhecidos porCristalizadores Swenson-Walker cujo desenvolvimentodata de 1920 (verFigura).

Normalmente a sobresaturao atinge-se porarrefecimento;

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Os equipamentos mais comuns

so:

Evaporador-Cristalizador de circulaoforada, tambm conhecido porCristalizadorOslo.

A sobresaturao atingida atravs de umaevaporao flash;

Cristalizador de vcuo com circulao demagma

(Cristalizador DTB, Draft, Tube and Baffle).

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Figura 02: Cristalizador Swenson

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Figura 03: Cristalizador DTB.

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Aplicaes

A cristalizao uma operao muito antiga.

Desde a antiguidade que a cristalizao do cloreto de sdio a partirda gua do mar conhecida.

Tambm no fabrico de pigmentos se usa, desde os tempos antigos,a cristalizao.

Hoje em dia, a cristalizao industrial surge no:

fabrico de sal de cozinha e acar,

no fabrico de sulfato de sdio e de amnia para a produo de

fertilizantes, no fabrico de carbonato de clcio para as indstrias de pasta epapel, cermica e de plsticos,

no fabrico de cido brico e outros compostos para a indstria deinsecticidas e farmacutica,

Entre muitos outros processos industriais.

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Figura 1: Exemplos de cristais produzidos industrialmente (Swenson Equipment).

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Figura 04: Cristalizador-evaporador de circulao forada, trs andares (Swenson).

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Figura 05: Cristalizador DTB para a produo de sulfato de amnia

(CF Chemical, Florida).

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