26/03/12 Warlley L. Antunes

Aula 2

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O que é um Processo Químico?

Um processo Químico é uma combinação de etapas nas quais matérias-primas são convertidas em produtos desejados usando equipamentos e condições que facilitam obter esta conversão.

Definição de um processo Químico:

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O que é um Processo Químico?

Por exemplo: Podemos ter interesse em produzir um produto “C” a partir das substâncias “A” e “B” via a reação

A + B → C (2.1)

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No laboratório

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Na indústria

A

B

Corrente QuenteCorrente Quente

Corrente Quente

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Categorias de um Processo Químico

Processo em batelada: Uma quantidade de matéria-prima é introduzida no processo, e uma sequencia de etapas para o tratamento deste material é iniciada e terminada em um certo período de tempo isto normalmente ocorre em um mesmo equipamento. O processo é então interrompido, o material processado é removido, uma outra quantidade de matéria prima é introduzida, e a sequencia de etapas é repetida. Ex: Materiais são carregados em um reator, a reação ocorre, e então os produtos finais são removidos.

Definição de categorias de processo:

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Categorias de um Processo Químico

Processo contínuo: Opera sem interrupção nos escoamentos e reações do processo. O material inicial entra continuamente, é submetido à varias etapas pelo movimento de um lado a outro do equipamento e sai continuamente do processo. Ex. Materiais continuamente entram e saem de um reator, a reação ocorre enquanto o material se move através do reator.

Um processo em estado-estacionário (regime permanente): é aquele cujas as propriedades e parâmetros (temperatura, massa específica, pressões, etc) não se modificam com o tempo. Um processo que não está em estado estacionário é denominado de não-estacionário ou transiente.

Definição de categorias de processo:

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Representação de um Processo Químico utilizando Diagramas de Processo

Os fluxogramas são parte fundamental em um projeto, estes apresentam a seqüência coordenada das conversões químicas unitárias e das operações unitárias, expondo assim, os aspectos básicos do processo. É o mais efetivo meio de comunicar informações sobre um processo industrial.Indicam pontos de entrada das matérias-primas e da energia necessária e também os pontos de remoção do produto e dos subprodutos. Na avaliação global do processo, desde sua concepção inicial até o fluxograma detalhado para o projeto e operação da planta, é preciso desenhar muitos fluxogramas.

Definição de diagramas de processo:

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Representação de um Processo Químico utilizando Diagramas de Processo

Os três principais tipos de diagramas usados para descrever os fluxos de correntes químicas através de um processo são:

a) Fluxogramas de blocos (block flow diagrams – BFD) b) Fluxograma do processo (process flow diagram – PFD) c) Fluxogramas de tubulação e instrumentação (pipping and instrumentation

diagram – P&ID):

Tipos de diagramas de processo:

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Representação de um Processo Químico utilizando Diagramas de Processo

São úteis na conceitualização de um processo ou de um número de processos em um grande complexo. Pouca informação sobre as correntes é fornecida, mas uma clara visão geral do processo é apresentada.

Fluxogramas de Blocos:

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Os blocos ou retângulos representam uma operação unitária ou processo unitário. Os blocos são conectados por linhas retas que representam as correntes de fluxo do processo entre as unidades. Essas correntes de fluxo podem ser misturas de líquidos, gases e sólidos fluindo em dutos ou sólidos sendo transportados em correias transportadoras.

Fluxogramas de Blocos:

Tanque de liquido TL01

Tanque de liquido TL02

Misturador M08

Reator R102

Separador S56

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Operações ou processos unitários tais como misturadores, separadores, reatores, colunas de destilação e trocadores de calor são usualmente denotados por um bloco simples ou retangulo.

Grupos de operações unitárias podem ser denotados por um bloco simples.

Correntes de fluxo do processo entrando e saindo dos blocos são representadas por linhas retas que podem ser horizontais ou verticais.

A direção do fluxo deve ser claramente indicada por setas. As correntes de fluxo devem ser numeradas em uma ordem lógica. As operações unitárias (i.e blocos) devem ser rotulados.

Quando possível, o diagrama deve ser arrumado de modo que o fluxo material ocorra da esquerda para a direita, com unidades a montante, à esquerda, e unidades a jusante, à direita.

Dicas para construção de Fluxogramas de Blocos:

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Representação de um Processo Químico utilizando Diagramas de Processo

Contém toda informação necessária para os balanços material e energético completos no processo. Adicionalmente, informações importantes tais como a pressão das correntes, tamanhos de equipamentos e principais controles são incluídos.

Fluxogramas de Processo:

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Representação de um Processo Químico utilizando Diagramas de Processo

Um fluxograma de processo inclui: tubulação do sistema símbolos dos principais equipamentos, nomes e números de

identificação Controles e válvulas que afetam a operação do sistema interconexões com outros sistemas principais rotas de by-pass e recirculação taxas do sistemas e valores operacionais como temperatura

e pressão para fluxos mínimo, normal e máximo composição dos fluidos

Fluxogramas de Processo:

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Representação de um Processo Químico utilizando Diagramas de Processo

Contém toda informação do processo necessária para a construção da planta. Estes dados incluem tamanho dos tubos (dimensionamento da tubulação e localização de toda instrumentação para ambas as correntes de processo e de utilidades).

Fluxogramas de Tubulação e Instrumentação:

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Representação de um Processo Químico utilizando Diagramas de Processo

Um FTI deve incluir: Instrumentação e designaçõesEquipamentos mecânicos com nomes e númerosTodas as válvulas e suas identificaçõesProcesso de tubulação, tamanhos e identificaçãoMicelânea: ventilação, drenagem, amostragem, redutores, aumentadoresPermanent start-up and flush linesDireção dos fluxosReferencias das interconexõesControles de inputs, outputs e intertravamentoNível de qualidadeSistemas de controle computadorizadosIdentificação dos componentes e subsistemas entregues por outrosSeqüencia física dos equipamentos

Fluxogramas de Tubulação e Instrumentação:

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