Pretende-se construir uma unidade de incineração catalítica para tratar continuamente um efluente gasoso contendo 0,8% em volume de compostos orgânicos voláteis em ar.

Quanto às características desse efluente tem-se:

Composto	Peso Molecular	LEL (*)	PCI (kcal/kg)	xi (%volume)
Isopropanol	60,1	2,50	7.200	0,4
Acetona	58,1	2,16	6.700	0,2
Acetato de Etila	88,1	2,00	5.720	0,2
Ar	28,8	-	-	99,2

(*) - LEL -Limite Inferior de Explosividade (%volume)

A corrente do efluente é liberada para o tratamento a 30°C e 2 metros de coluna de água de pressão, numa vazão que varia de 4.500 Nm³/h a 5.200 Nm³/h.

O incinerador consta de um leito fixo de catalisador de Pt depositada sobre fio plano de liga de Ni-Cr. Ele opera adiabaticamente com uma velocidade espacial de 30.000 h^-1 referida às condições normais de temperatura e pressão e pode tratar o efluente em questão com uma eficiência superior a 98%.

Para evitar a desativação do catalisador, o teor de SO₂ na entrada do leito catalítico deve ser no máximo 40 ppm em volume. A porosidade desse leito pode ser admitida igual a 0,9 e o comprimento na direção do fluxo deve ser de 100 mm.

A mínima temperatura para que ocorra a reação no leito é 400°C e a máxima temperatura de operação é de 700°C. O tempo de vida do catalisador varia com a temperatura de saída dos gases do leito de acordo com e equação empírica:

Vida do catalisador (anos) = 4-[ T (°C)-400 ] / 100

para 400 £ T(°C) £ 800

Por questões de segurança operacional, recomenda-se que em qualquer ponto do processo acima de 250°C, a concentração de compostos orgânicos voláteis seja no máximo 25% do limite de explosividade (LEL) para a mistura. Considerar para a mistura a fórmula:

onde n é o número de contaminantes no efluente.

O custo de incineração é estimado em US$ 8/Nm³/h de gás tratado.

Esse custo inclui o leito catalítico, o vaso do reator, fundações e auxiliares (chaminés, etc.). Em caso de necessidade de reposição do catalisador deve-se considerar para este, um custo de 50% do total do reator.

Para o aquecimento do efluente até a temperatura de reação, pode-se utilizar o GLP (gás liquefeito de petróleo) ou óleo combustível, em uma câmara de combustão, onde os gases gerados aquecem o efluente por contato direto. Assumir que os contaminantes não são queimados na câmara de combustão. Para os combustíveis pode-se considerar:

GLP	Composição molar:	50% de propano
		50% de butano
		Teor desprezível de enxofre
	Custo:	US$ 230/t
Óleo combustível	Composição em peso:	87% de carbono
		10% de hidrogênio
		3% de enxofre
	Custo:	US$ 85/t

O custo dessa câmara de combustão pode ser calculado pela fórmula:

Custo da Câmara (US$) = exp (0,2.ln G + 6,45)

onde G é a vazão dos gases em Nm³/h.

Utilizar para todas as correntes gasosas um calor específico de 0,28 kcal/kg.°C.

No caso de ser necessário a utilização de trocadores de calor (gás-gás), utilizar um coeficiente global de transferência de calor de 50kcal/hr.m².°C e uma custo de US$ 120/m² de área de troca.

Analogamente, para o caso de ventiladores centrífugos, considerar:

Custo do Ventilador (US$) = exp (0,55.ln V + 6,99)

onde V é o volume dos gases em Nm³/min nas condições de entrada.

O custo de energia elétrica pode ser considerado como sendo de US$ 60/MWh.

O investimento total pode ser assumido como sendo 3,0 vezes o custo dos equipamentos principais.

O custo da mão de obra para uma unidade similar pode ser assumido como sendo de US$ 7,2/h.

A unidade deve funcionar 8.000 h/ano.

Para se evitar problemas de corrosão no sistema de exaustão, o efluente tratado não deve ser liberado a uma temperatura inferior a 200°C caso seja utilizado óleo combustível e 100°C para os demais casos.

Nessas condições pede-se:

1. Fluxograma do processo contendo os equipamentos principais e as condições operacionais (vazões, temperaturas e composições).
2. Uma estimativa do investimento total e o custo horário total correspondente à configuração ótima, que deve levar em conta:

• tempo de operação da unidade: 10 anos.
• taxa de juros de 8% ao ano.
• o investimento total para 10 anos será feito na data da partida.