1.0 Resumo
Uma alternativa aos lavadores úmidos de gases para o controle da emissão de gases ácidos, como SO2, por exemplo, é a lavagem a seco com a adição de um pó neutralizante nos gases sujos antes do filtro de mangas. A principal vantagem deste método é a inexistência de efluente líquido para tratar, pois o resíduo já é coletado na forma seca, reduzindo o custo operacional. 2.0Objetivo
Neste artigo, será descrita a análise e solução de uma consulta realizada por um Fabricante de Filtros (OEM), onde foi determinada a quantidade de ar de diluição, de neutralizante e algumas alterações no Projeto, de modo a garantir uma baixa emissão de SO2 e particulado, assim como, aumentar a vida-útil das mangas. Com isso, também será exemplificada a utilização da simulação computacional como ferramenta na solução de problemas em sistemas de controle de poluição. 2.1Descrição do Processo
No processo de uma indústria de fertilizantes, os gases de combustão provenientes de uma caldeira são parcialmente reutilizados para secagem de superfosfatos. Após a Unidade de Secagem, os gases são filtrados por um filtro de mangas com mangas em maramida (Nomex). 2.2 Descrição do Problema
O filtro está apresentando forte corrosão e as mangas filtrantes estão rasgando em menos de 3 meses de uso. Isso resultou em multa por parte do órgão Ambiental devido a elevada emissão de particulado (>50mg/m3) e de SO2 (>300ppm) na chaminé. O Cliente deseja igualmente avaliar a possibilidade de uso de uma manga mais econômica.

3. Metodologia Utilizada

Os dados coletados na planta industrial pelo Cliente (vide Tabela 1) foram processados no Simulador de Filtração Industrial PROTEUS para determinar a composição química dos gases após cada equipamento deste processo. A base dos cálculos do simulador são balanços de massa e de energia, possuindo, além disso, suporte para avaliação dos parâmetros de filtração e dos parâmetros de projeto do sistema de filtração. Desta forma, neste artigo, foram utilizados seus módulos de Gases de Combustão, Mistura de gases, Neutralização de Gases Ácidos e Filtração Industrial.
4.0 Resultados Obtidos

Foi realizada uma simulação preliminar com o objetivo de completar os dados faltantes e identificar o porquê do atual reduzido desempenho do filtro de mangas. Logo após, foi realizada a simulação para determinar a solução ótima do problema em questão, ou seja, redução da emissão do filtro e aumento da vida-útil das mangas.

4.1 Avaliação preliminar
Foi verificado no Simulador que a temperatura após a evaporação de 3304 l/h de água no secador deveria ser de 180oC. Esta vazão de evaporação foi obtida por balanço de massa e energia baseada nos dados fornecidos do secador. Contudo, como a temperatura dos gases é de 148oC, houve entrada de cerca de 16970m3/h de ar de resfriamento. Como a quantidade de SO2 na entrada do filtro é inferior ao resultado obtido numa primeira simulação, foi possível inferir que houve conversão de 3,4%Peso do SO2 para SO3 quando a temperatura caiu para menos de 250oC. Desta forma, os resultados da simulação considerando esta conversão são apresentados na (vide Tabela 2). Por outro lado, a concentração de umidade simulada é menor que a medida, porque na simulação foi considerado que todo o SO3 se hidratou, gerando ácido sulfúrico fumegante (H2SO4). Portanto, no dia da coleta dos dados em campo, esta hidratação não foi completa. Mesmo assim, dever-se-á considerar a hidratação completa na solução deste caso, por motivos conservativos. No filtro de mangas, a temperatura do gás decai para abaixo do ponto de orvalho ácido (148oC), sendo a con-densação resultante de Acido Sulfúrico, a responsável pela oxidação do filtro e pelo ataque químico das mangas de Nomex (por sulfonação), a qual reduz drasticamente sua resistência mecânica.

4.2 Avaliação final
O neutralizante será adicionado na tubulação entre o secador e o filtro através de uma válvula rotativa, numa distância tal do filtro que permita um tempo de percurso do gás até o filtro de 2 segundos. Isso é importante para garantir certa homogeneidade na distribuição deste pó ao longo da seção reta do duto. Este tempo, aliado ao tempo de residência no filtro de mangas, totaliza 10,8seg, sendo um valor suficiente para a neutralização. A quantidade de neutralizante foi simulada para obter um ponto de orvalho ácido menor que 105oC considerando os neutralizantes mais comuns (vide Tabela 3). Dada a disponibilidade para este cliente e o baixo custo do carbonato de cálcio (CaCO3), este foi o neutralizante escolhido. Como o pó coletado pelo filtro de mangas ainda é rico em neutralizante foi avaliada a possibilidade de recirculação do mesmo (vide Tabela 4). Foi observado que, partindo de uma recirculação inicial de 17,9% é possível reduzi-la até um valor de equilíbrio sem detrimento da quantidade de SO2 neutralizada. Contudo, esta redução deve ser gradual. O percentual de coneutralização é a quantidade de pó capaz de neutralizar os gases antes da adição de neutralizante e após a recirculação. Foram avaliados o ponto de orvalho ácido e a composição química do gás resultante através da adição de ar-falso antes do filtro de mangas para verificação da possibilidade de uso de mangas mais econômicas. Esta adição tem como objetivo resfriar os gases e diluir os componentes ácidos. Para tanto, após a neutralização, foi considerado ar-falso no sistema do simulador tendo sido verificado que haverá formação de ácido sulfúrico em 38,3%peso de adição de ar-falso, correspondente a uma temperatura dos gases de 87oC (vide Fig.1). Portanto, foi escolhida a temperatura final de 110oC para evitar a conden-sação de ácido e obter, pelo menos, uma folga de 15oC entre a temperatura do gás e a do Ponto de Orvalho Ácido. Com base nos dados simulados (vide Tabela 5) não é possível utilizar mangas em Poliéster, porque elas seriam atacadas por sulfonação sob a diluição máxima (38,3%peso) ou elas seriam atacadas por hidrólise sob diluições inferiores 38,3%peso, porque a concentração de umidade é sempre superior a 5%Volume. 5.0 Recomendações
5.1- Manga e Ar-Falso
Podem ser usadas mangas em Poliacrilonitrila Copolímero (Acrílico), as quais trabalham até 115oC e resistem muito bem ao teor de umidade das Condições “C” e “D” e ainda custam cerca de 3 vezes menos que as, de Nomex! Portanto, a diluição dos gases com ar-falso é necessária para baixar a temperatura, sendo necessário, tão somente, um ajuste no dumper do ventilador. 5.2 - Área Filtrante

Dado o acréscimo de carga de pó, é necessário que o cliente reduza a relação ar-pano para 1,2m/min, precisando, portanto, aumentar a área filtrante no filtro em 8,3%. 5.3 Recirculação de Neutralizante
A recirculação do pó coletado pelo filtro economiza apenas 6,6% da quantidade de neutra-lizante adicionada, cabendo ao Cliente decidir se é viável economicamente alterar o projeto do filtro para permitir esta possibilidade.

6.0 Observações Finais
Tanto a condição “C”, como a “D', satisfazem o valor limite de SO2 exigido pelo órgão am-biental. Além disso, com uma manga de acrílico na fibra e tela com gramatura de 600g/m2, permeabilidade de 120 L/(min.dm2) à 20mmCA, densidade de 0,24g/cm3, resistência à tração mínima de 150daN/5cm e com tratamento químico hidrorrepelente, é possível obter uma emissão menor que 30mg/Nm3 de particulado na saída do filtro, possibilitando assim, atender também ao quesito de emissão do Órgão Ambiental. Sua vida-útil estimada na operação sob a condição “C” ou “D” é de 24 meses, conforme experiência em casos similares. Assim como neste estudo de caso, a ferramenta de simulação tem se mostrado viável não apenas como auxílio na especificação do elemento filtrante, mas principalmente na avaliação das condições operacionais ótimas para maximização do desempenho da filtração como um todo. Bibliografia Completa
(1) Pacheco, Tito de Almeida; “Como obter o rendimento máximo dos Filtros de Manga”; Revista Química e Derivados, Edição 407-Agosto, 2003.

(2) Löffler, F.& Dietrich, H.& Flatt, W. “Dust Collection with Bag Filters and Envelope Filters” (1999), Ed.Vieweg&Sohn; Langelüddecke, Braunschweig – Germany; p1
(3) Mesquita, A .L.S., et all (1977). “Engenharia de Ventilação Industrial”. Ed. CETESB; p1>
(4) Billings, C.E. et al.”Handbook of Fabric Filter Technology”, Vol.1, Ed. GCA Corporation - Technology Division, 1970.
(5) Wakeman, R.J. et al. “Filtration Equipment Seletion Modelling and Process Simulation”, 1o ed., Ed. Elsevier Advanced Technology, 1999.
(6) Kern, D.Q. (1987). “Processos de transmissão de Calor”, Ed. Guanabara Koogan, p145-153.
(7) Gallas, P.J.(1995). “Operações Unitárias - Psicrometria”. Ed. UFRGS.
(8) Martin, A.E. «Emission Control Technology-Pollution Technology no14», Ed. NDC, Vol. 2.; p1
(9) “Nitrogen Oxides Control and Removal - Recent Developments”, Ed. NDC, Vol.1, 1979.; p1
(10) Catálogo da Renner Têxtil Ltda., 2003.
(11) “The Fabric Filter Manual”, Ed. The Mcllvaine Company, 1981; Chapter I, IV, p60.9
(12) “North American Combustion Handbook” (1983); North American Mfg. Co. ISBN 0-960159.6-1-4
(13) Perry, R.H. and Chilton, C.H. ; “Manual de Engenharia Química” (1980); Ed. Guanabara Dois S.A., RJ; 5o e