(processos químicos industriais)
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Matéria Prima
PRODUTOPRODUTO
PROCESSOPROCESSO
Operações Unitárias
Transformações físicas
Conversões QuímicasConversões Químicas
Conjunto de reações químicas aplicadas ao
processamento industrial
Introdução
CARACTERÍSTICAS DAS CONVERSÕES CARACTERÍSTICAS DAS CONVERSÕES QUÍMICAS PARA A FABRICAÇÃO DE QUÍMICAS PARA A FABRICAÇÃO DE
PRODUTOS QUÍMICOSPRODUTOS QUÍMICOS
� aspectos unitários� numerosas reações químicas individuais� variações químicas
� de energia� de pressão� de tempo de reação� de equilíbrio� de matérias-primas
CARACTERÍSTICAS DAS CONVERSÕES CARACTERÍSTICAS DAS CONVERSÕES QUÍMICAS PARA A FABRICAÇÃO DE QUÍMICAS PARA A FABRICAÇÃO DE
PRODUTOS QUÍMICOSPRODUTOS QUÍMICOS
� dados químicos fundamentais para a viabilização econômica de um processo
� Rendimentos� Conversões� Velocidade (cinética)� Balanços de massa� Balanços de energia
TIPOS DE PROCESSOTIPOS DE PROCESSO
� Contínuos
� tendência favorável� processos em grande escala� máximo controle� correção automática de afastamentos
TIPOS DE PROCESSOTIPOS DE PROCESSO
� Em bateladas
� produção pequena� razões de segurança (operação com pequenas
quantidades – p.e: explosivos)� cinética ótima para reações lentas� controle mais fácil
TIPOS DE PROCESSOTIPOS DE PROCESSO
� Mudança para o contínuo
� início, mediante operações descontínuas� ampliação do mercado => processamento
contínuo� redução no custo da fabricação, por unidade
de produção => fator da mudança
SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, PROJETO E OPERAÇÃOPROJETO E OPERAÇÃO
� projeto inicial adequado e flexível � Plantas-piloto:
- laboratório -------------------------- escala industrial
- economia de tempo e dinheiro
- equipamento feito com o mesmo material que o da planta industrial
- investigações sobre a melhoria do processo
“cometer erros em pequena escala para fazer lucros em grande escala”
SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, PROJETO E OPERAÇÃOPROJETO E OPERAÇÃO
� Equipamentos
- custo/benefício
- eficiência
- manutenção preventiva e corretiva
- mão-de-obra capacitada
- operação ótima nas condições de processo
SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, PROJETO E OPERAÇÃOPROJETO E OPERAÇÃO
� CORROSÃO E MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
- materiais capazes de resistir à corrosão e opor-se aos efeitos de temperaturas e pressões elevadas
- materiais resistentes à corrosão: aço recoberto por borracha, carvão aglutinado por resina e tântalo, para resistir ao ácido clorídrico; aço inoxidável, para resistir à ação do ácido nítrico aquoso e dos ácidos orgânicos, mesmo sob pressão. Diversos polímeros orgânicos, resinas e plásticos tornaram-se materiais importantes para combater a corrosão.
SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, PROJETO E OPERAÇÃOPROJETO E OPERAÇÃO
� CORROSÃO E MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO- mais comuns (tijolo, ferro, cimento e madeira)
- mais raros (platina, tântalo e prata)
Fig 1 - Ilustração de diferentes tipos de corrosão: corrosão em tubo, corrosão em válvula, corrosão atmosférica de estátua, corrosão em concreto.
SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, PROJETO E OPERAÇÃOPROJETO E OPERAÇÃO
� CONTROLE E INSTRUMENTAÇÃO DOS PROCESSOS INDUSTRIAIS� processamento de dados e os instrumentos de
computação estão assumindo a predominância sobre o controle de sistemas de processamento químico complexo na indústria química pesada, na da borracha ou de petróleo.
� ferramentas confiáveis para controlar e manter as condições operacionais desejáveis
� instrumentação indicadora, registradora e controladora das variáveis de processo
� em muitas usinas, as despesas com instrumentos atingem 15% da despesa total da instalação
SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, PROJETO E OPERAÇÃOPROJETO E OPERAÇÃO
� CONTROLE E INSTRUMENTAÇÃO DOS PROCESSOS INDUSTRIAIS� Informação instantânea (instrumentos indicadores)
− para a temperatura, termômetro de mercúrio e termopares
− para a medição de massa, as balanças convencionais− para a de pressão, os manômetros.
Fig 2 - Ilustração de termopares: indicação de temperatura
SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, PROJETO E OPERAÇÃOPROJETO E OPERAÇÃO
� CONTROLE E INSTRUMENTAÇÃO DOS PROCESSOS INDUSTRIAIS
� Registros contínuos (registradores)− registrar a temperatura, a pressão, a massa, a
viscosidade, a vazão de fluidos, a percentagem de compostos e muitos outros dados físicos e químicos.
SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, PROJETO E OPERAÇÃOPROJETO E OPERAÇÃO
� CONTROLE E INSTRUMENTAÇÃO DOS PROCESSOS INDUSTRIAIS
� Automação integral ou controle por computador− instrumentos especiais para a manutenção de uma
certa pressão, ou temperatura, ou pH, ou vazão do material => maior complexidade.
SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, PROJETO E OPERAÇÃOPROJETO E OPERAÇÃO
� CONTROLE E INSTRUMENTAÇÃO DOS PROCESSOS INDUSTRIAIS
� Controle químico (função tripla): − Análise das matérias-primas afluentes;− Análise dos produtos da reação durante a
manufatura, isto é, controle do processo;− Análise dos produtos acabados efluentes.
ECONOMIA DOS PROCESSOS QUÍMICOSECONOMIA DOS PROCESSOS QUÍMICOS
� Escolha dos processos: custos e lucros
� Existem muitos processos técnicos de fabricação, por exemplo, do fenol, dois para o ácido sulfúrico, três para o etanol e muitos para o ácido acético. A escolha de um deles, entre os diversos é uma decisão prática, muitas vezes baseada na experiência e custos.
ECONOMIA DOS PROCESSOS QUÍMICOSECONOMIA DOS PROCESSOS QUÍMICOS
� Escolha dos processos: custos e lucros� BALANÇOS DE MASSA
− rendimentos e conversões− materiais e quantidades => fluxogramas
� ENERGIA− conversões químicas => modificações na energia
química− operações unitárias => modificações físicas de
energia ou de posição (fluxo de calor, escoamento de fluidos, separação de fases)
− gastos gerais com energia (p.e., transporte de matérias-primas)
ECONOMIA DOS PROCESSOS QUÍMICOSECONOMIA DOS PROCESSOS QUÍMICOS
� Escolha dos processos: custos e lucros� MÃO-DE-OBRA
− controle otimizado− economia de mão-de-obra
� CUSTO GLOBAL− estimativa− composição de balanço de material, custo da matéria-
prima e estimativa da mão-de-obra− Erros comuns: sub-estimativa das despesas gerais,
das despesas de vendas e dos serviços de venda, e do desprezo do significativo capital necessário para financiar as operações, incluindo matérias-primas e os produtos acabados.
ECONOMIA DOS PROCESSOS QUÍMICOSECONOMIA DOS PROCESSOS QUÍMICOS� Escolha dos processos: custos e lucros
� AVALIAÇÃO DO MERCADO
− Lançamento do produto
− Pureza e uniformidade do produto (p.e.: técnicas nucleares e produtos farmacêuticos)
� Redução dos subprodutos (redução de custos)
− Estado físico dos produtos (estrutura cristalina, granulação, cor de sólidos e líquidos) => comerciabilidade
ECONOMIA DOS PROCESSOS QUÍMICOSECONOMIA DOS PROCESSOS QUÍMICOS
� Escolha dos processos: custos e lucros
� AVALIAÇÃO DO MERCADO
− Armazenamento:� mais econômicos: transporte grosso, reutilizáveis
(carros-tanque, vagões ferroviários, navios-tanque, dutos - para o transporte de petróleo, de ácidos, de salmoura e de muitos outros líquidos)
− Vendas e serviços de venda� previsão econômica� tendências do mercado
LOCALIZAÇÃO DA FÁBRICALOCALIZAÇÃO DA FÁBRICA
� Matérias-primas� Transporte� Mercados� Energia� Água� Disponibilidade de mão-de-obra eficiente� Custo do terreno� Descarte dos rejeitos� Incentivos fiscais
SEGURANÇASEGURANÇA
� prevenção de sinistros� natureza de reagentes e produtos� reações químicas do processo� fogo => precauções para seu impedimento ou combate� proteção dos funcionários (substâncias químicas tóxicas
ou exposição a condições insalubres)� familiaridade com substâncias químicas => descuidos e
falta de cuidado
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