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Processos Químicos para Eng.Produção

Princípios básicos da Indústria Química

Baseado em Shreve, R.N & Brink Jr., J.A.

Docente: Adriana Azeredo

Indústria Química

Faz o processamento industrial químico de matérias-primas levando à obtenção de produtos com valor comercial agregado.

O processamento industrial químico, em geral, envolve: Processos Unitários Processos Unitários ou Conversão Química

exemplo – obtenção de ácido sulfúrico (H2SO4)a partir do enxofre: S + O2 SO2

SO2 + 1/2O2 SO3

Solução aquosa de SO3 H2SO4

Operações Unitárias Operações Unitárias ou Operações Físicas, como transferência de calor, controle de temperatura, separação.


Principais operações unitárias (físicos)

Transporte e armazenamento de fluidos e sólidos Geração e transporte de calor Processos de separação: filtração, cristalização,

sublimação Sistemas líquido-sólido: filtros e centrífugas,

misturadores, agitadores Sistemas sólido-sólido: peneiração Destilação


Indústria Química

A produção em escala industrial de um produto envolve três fases:1. Desenvolvimento em laboratório - estudo detalhado das

conversões químicas e das condições físicas (temperatura, quantidades, catalisadores, etc.) necessárias para sua execução;

2. Desenvolvimento do produto em escala semi-industrial - equipamentos que reproduzem o processo planejado - conversão química e operações físicas necessárias numa escala bem menor que a industrial.

3. Projeto e implantação do processo em escala industrial.


O engenheiro no projeto e implantação do processo químico

1. Dados químicos fundamentais

Velocidade da reação - rapidez de avanço da reação, catálise, cinética

Termodinâmica - troca de energia envolvidas na reação química e energia necessária de fontes externas como calor ou potência.



2. Tipo do Processo

Processo contínuo - Opera em altos volumes e baixa variedade de produtos. Seus produtos são indivisíveis e produzidos em fluxo ininterrupto. São relacionados a altos investimentos, com fluxo altamente previsível e tecnologia inflexível.

Ex.: refinaria petróleo, processos petroquímicos, fabricação de papel em altos volumes.



2. Tipo do Processo

Processo descontínuo (bateladas) – A operação tem períodos em que é repetida, enquanto produz-se um lote. É associada a maior variedade de produtos e menor volume.

Ex: polimerização, fabricação de produtos farmacêuticos.


Tipos de Processos em Manufatura

A relação entre volume e variedade determina o tipo de processoV

arie

dade

Baixa

Alta

Baixo AltoVolume

Projeto

Bateladas

Em Massa

Contínuo


Processos de ProjetoProcessos de Projeto

•São processos que lidam com produtos discretos, bastante

customizados. O período para fazer o produto é longo. Não

há uma padronização do processo de produção, vai

depender do tipo e do projeto de produto encomendado. É

tipicamente “sob encomenda”. Geralmente todos os recursos

da empresa são voltados para apenas um projeto por vez.

Ex.: indústria naval, construção civil, produção de filmes,

construção de grandes máquinas.



Processos em Bateladas (ou Lotes)Processos em Bateladas (ou Lotes)

• Variedade e volume intermediários. O tamanho do lote varia

de algumas unidades até toneladas de produto por unidade

de tempo. Ex.: Produção de roupas, de peças e conjuntos.

•Na indústria química, é típico de produtos com maior valor

agregado, com especificações direcionadas a um tipo de

cliente e menores volumes. Ex.: Polimerização, fabricação de

produtos farmacêuticos, de especialidades químicas.



Produção em MassaProdução em Massa

• Produzem bens em altos volumes e com variedade

relativamente baixa, em termos de aspectos fundamentais de

produto.

•Exemplo típico: montagem final de automóveis – o projeto

básico é o mesmo, mas pode haver grande variedade de

opcionais, cores, motorização. Outros exemplos: fabricação

de bebidas, injeção de plásticos em alto volume.



Produção ContínuaProdução Contínua

• Opera em volumes maiores e variedade ainda menor que a

produção em massa. Geralmente são literalmente contínuos,

pois seus produtos são indivisíveis e produzidos em fluxo

ininterrupto. São associados a tecnologias relativamente

inflexíveis, de capital intensivo e fluxo altamente previsível.

•Ex.: refinarias de petróleo, petroquímicas, produção de papel

em larga escala, usinas de eletricidade, de tratamento de

água.




3. Fluxogramas para representar um processo químico :

Servem de base para o projeto e a operação na planta-piloto e na fábrica. O fluxograma deve conter as operações unitárias, as conversões químicas, o equipamento utilizado, o balanço de massa e de energia, mão-de-obra e utilidades.



4. Escolha do processo químico, projeto e operação

Esta etapa envolve análise para planejamento e operação eficientes das plantas-piloto e de produção, projeto e execução da planta piloto, definição dos equipamentos,materiais de construção, análise de durabilidade e corrosão no processo, instrumentação e automação do processo, definições de variáveis como pressões,vácuo, etc.



5. Controle e instrumentação dos processos químicos,

Isto inclui definição da estratégia de controle e monitoração do processo - automatizado ou manual. Na maioria dos processos competitivos, a monitoração, controle e operação é em sua, maioria, automatizada e controlada por computador.



6. Economia do processo químico Prevê a análise e avaliação dos processos

competitivos, avaliação dos investimentos, ROI, tempo para retorno do investimentos, despesas gerais (seguro, impostos, consultorias), capital (juros e depreciação), fatores de produção, reparos e manutenção, custos globais.



7.Avaliação do mercado - Planejamento de Marketing Sugere a avaliação de estatísticas de crescimento

de mercado, localização dos mercados, durabilidade do produto, tipos de embalagens, estratégias de vendas e serviços pós-venda.



8. Localização da fábrica A definição da localização inclui a avaliação das

matérias-primas envolvidas, transporte e mercado, logística de suprimentos e distribuição. Outros fatores como energia, água, disponibilidade de mão-de-obra, custos de terreno, descarte dos rejeitos interferem na escolha da localização.



9. Segurança, avaliação dos riscos para saúde ocupacional e meio ambiente

No projeto de qualquer processo químico é fundamental a avaliação e minimização de impactos ambientais e na saúde e segurança dos operadores. Existem ferramentas de análise dos riscos e todo processo deve estar em conformidade com a legislação ambiental.



10. Construção da fábrica Normalmente, é confiada a empresas

especializadas em construção de fábricas.



11. Melhoria contínua e otimização de processos Uso das ferramentas da qualidade, buscando maior

eficiência nos processos.

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