EQE 489 ENGENHARIA DE PROCESSOS 06 de abril de 2016.

EQE 489 ENGENHARIA DE PROCESSOS 06 de abril de 2016

CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO GERAL

A Engenharia de Processos é o campo da Engenharia que reune os conceitos e os métodos aplicados na concepção, no projeto e na operação de processos químicos. Nesses processos encontram-se equipamentos diversificados de reação, separação, integração material e energética e controle não isolados, porém integrados formando um Sistema

A Engenharia de Processos prima pelo emprego intensivo de recursos computacionais e pelo atendimento a requisitos de natureza econômica, material, energética, ambiental e de segurança.

A finalidade deste Capítulo é oferecer uma visão panorâmica da Engenharia de Processos, sua origem, evolução e estrutura, familiarizando o leitor com o conteúdo e a linguagem que lhe são peculiares e que permeiam por todo o livro. Almeja, ainda, servir de motivação para a busca do detalhamento e das aplicações do que aqui é apresentado.

INDICE DO CAPÍTULO 1

1.1 Engenharia de Processos: Origem 1.2 Engenharia Química 1.3 Engenharia de Processos: Evolução 1.4 Engenharia de Sistemas 1.5 Inteligência Artificial 1.6 Engenharia de Processos: Temas Pertinentes 1.6.1 Projeto 1.6.2 Rotas Químicas 1.6.3 Síntese 1.6.4 Análise 1.6.5 Otimização 1.7 Métodos de Projeto 1.7.1 Métodos Intuitivos 1.7.2 Métodos Baseados em Representações 1. INTRODUÇÃO GERAL À ENGENHARIA DE PROCESSOS

1.8 Projeto por Busca Orientada por Árvore de Estado 1.9 Organização do Texto/Disciplina 1.10 Comentários Pertinentes 1.10.1 Abrangência da Engenharia de Processos 1.10.2 Impacto na Prática e no Ensino 1.10.3 Computação 1.11 Bibliografia Básica

1.1 Engenharia de Processos: Origem 1.2 Engenharia Química 1.3 Engenharia de Processos: Evolução 1.4 Engenharia de Sistemas 1.5 Inteligência Artificial 1.6 Engenharia de Processos: Temas Pertinentes 1.6.1 Projeto 1.6.2 Rotas Químicas 1.6.3 Síntese 1.6.4 Análise 1.6.5 Otimização 1.7 Métodos de Projeto 1.7.1 Métodos Intuitivos 1.7.2 Métodos Baseados em Representações 1.7.3 Método Hierárquico 1. INTRODUÇÃO GERAL À ENGENHARIA DE PROCESSOS

1.1 Engenharia de Processos: Origem A diversificação decorreu da descoberta e da disseminação do uso da química para fins industriais. A maior demanda era por produtos inorgânicos (indústria de álcalis) e se limitava a 6 indústrias principais: sabão, vidro, tecidos de algodão e corantes, papel, fertilizantes e explosivos. A Engenharia de Processos é quase tão antiga quanto a Indústria Química cuja história remonta ao Século 19 com o advento da Revolução Industrial na Inglaterra.

Devido às inúmeras aplicações do carbonato de sódio, a indústria era predominada pelo Processo Leblanc. Era um processo em bateladas que sofria de pressões da população e de autoridades ambientais devido a emissões nocivas de sulfeto de cálcio e ácido clorídrico, também formados, que depositados em aterros liberavam gás sulfidrico. Por sua conta foi editado o Alkali Act pelo Parlamento Britânico em 1863, primeira legislação moderna sobre poluição do ar.

O Processo Leblanc teve o seu ciclo encerrado por 1920, desbancado pelo Processo Solvay. Criado pelo químico belga Ernst Solvay, o processo teve a primeira planta inaugurada em 1864, tornando-se reponsável por 90% da produção de carbonato de sódio já em 1900.

Além de revolucionar o mercado da época, o surgimento Processo Solvay se reveste de uma importância especial, por marcar Todos os ingredientes da Engenharia de Processos moderna já se encontravam, de forma rústica, no Processo Solvay A saber... o início da Engenharia de Processos

(a)concepção de um processo integrado: Era de todo desejável produzir carbonato de sódio diretamente a partir de duas matérias primas disponíveis: calcáreo (CaCO 3 ) e salmoura (NaCl). Porém, a reação CaCO 3 + 2 NaCl  Na 2 CO 3 + CaCl 2 não se passa diretamente. Solvay concebeu um engenhoso sistema de reações que parte das mesmas matérias primas e, de maneira indireta, chega aos mesmos produtos;

(b) regime de operação: foi o primeiro processo contínuo com reciclo da indústria química; (c) eficiência: CO 2 e água são reaproveitados e quase toda a amônia empregada no processo é recuperada; (d) seleção e projeto dos equipamentos: Solvay concebeu e projetou os equipamentos do processo, etapa considerada a mais complicada do empreendimento; (f) meio ambiente: embora a solução da CaCl 2 e resíduos da purificação da salmoura e sobras de CacO 3 quando depositados em aterros causam problemas, o processo é muito menos poluente do que o Leblanc. (e) avaliação econômica: o processo se mostrou indiscutivelmente rentável pelo baixo custo das matérias primas;

Pode-se afirmar, então, que Ernst Solvay foi o primeiro engenheiro de processos de que se tem notícia.

ETAPAS DO PROCESSO SOLVAY

H2OH2O 2 NH 4 Cl 1 CaCO 3 CaO Ca(OH) 2 CaCl 2 2 H 2 O 2 NH 3 2 NH 4 OH 2 NaCl 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 CO 2 2 CO 2 2 3 4 5 6 PROCESSO SOLVAY Etapa 1: Calcinação do calcáreo CaCO 3 (matéria prima na reação originalmente desejada) que se decompõe na cal CaO para a Etapa 2 e no CO 2 para a Etapa 5. CaCO 3 + 2 NaCl  Na 2 CO 3 + CaCl 2

H2OH2O 2 NH 4 Cl 1 CaCO 3 CaO Ca(OH) 2 CaCl 2 2 H 2 O 2 NH 3 2 NH 4 OH 2 NaCl 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 CO 2 2 CO 2 2 3 4 5 6 PROCESSO SOLVAY Etapa 2: Adição da água reaproveitada da Etapa 6 à cal CaO da Etapa 1 formando o Ca(OH) 2 para a Etapa 3. CaCO 3 + 2 NaCl  Na 2 CO 3 + CaCl 2

H2OH2O 2 NH 4 Cl 1 CaCO 3 CaO Ca(OH) 2 CaCl 2 2 H 2 O 2 NH 3 2 NH 4 OH 2 NaCl 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 CO 2 2 CO 2 2 3 4 5 6 PROCESSO SOLVAY Etapa 3: Produção da amônia NH 3 para a Etapa 4 pela adição do Ca(OH) 2 da Etapa 2 a uma solução do NH 4 Cl reciclado da Etapa 5, formando ainda o CaCl 2 (produto da reação originalmente desejada). CaCO 3 + 2 NaCl  Na 2 CO 3 + CaCl 2

H2OH2O 2 NH 4 Cl 1 CaCO 3 CaO Ca(OH) 2 CaCl 2 2 H 2 O 2 NH 3 2 NH 4 OH 2 NaCl 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 CO 2 2 CO 2 2 3 4 5 6 PROCESSO SOLVAY Etapa 4: Absorção da amônia NH 3 da Etapa 3 na água H 2 O aproveitada da Etapa 3 gerando o NH 4 OH para a Etapa 5. CaCO 3 + 2 NaCl  Na 2 CO 3 + CaCl 2

H2OH2O 2 NH 4 Cl 1 CaCO 3 CaO Ca(OH) 2 CaCl 2 2 H 2 O 2 NH 3 2 NH 4 OH 2 NaCl 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 CO 2 2 CO 2 2 3 4 5 6 PROCESSO SOLVAY Etapa 5: Produção do bicarbonato NaHCO 3 para a Etapa 6 pela reação em solução da NH 4 OH da Etapa 4 com o sal NaCl (matéria prima na reação originalmente desejada) e o CO 2 resultante da Etapa 1 e reciclado da Etapa 6. CaCO 3 + 2 NaCl  Na 2 CO 3 + CaCl 2

H2OH2O 2 NH 4 Cl 1 CaCO 3 CaO Ca(OH) 2 CaCl 2 2 H 2 O 2 NH 3 2 NH 4 OH 2 NaCl 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 CO 2 2 CO 2 2 3 4 5 6 PROCESSO SOLVAY Etapa 6: Decomposição do bicarbonato NaHCO 3 da Etapa 5 gerando o carbonato de sódio Na 2 CO 3 CaCO 3 + 2 NaCl  Na 2 CO 3 + CaCl 2

H2OH2O 2 NH 4 Cl 1 CaCO 3 CaO Ca(OH) 2 CaCl 2 2 H 2 O 2 NH 3 2 NH 4 OH 2 NaCl 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 CO 2 2 CO 2 2 3 4 5 6 PROCESSO SOLVAY Nos anos seguintes, à luz dos princípios básicos estabelecidos por Solvay, diversos outros processos importantes foram concebidos e implantados na Europa tornando-se uma característica básica da Indústria Química.

1.2 Engenharia Química Exigências relativas a custos, segurança e meio ambiente forçaram a busca e o domínio de conhecimentos sobre os fenômenos que ocorrem nos equipamentos dos processos. Iniciou-se intensa atividade de pesquisa e desenvolvimento nas áreas de cinética, termodinâmica, mecânica dos fluidos, transferência de calor e massa, operações unitárias e, mais tarde, controle. Nasceu a Engenharia Química

Uso extensivo passou a ser feito de modelos matemáticos e de recursos computacionais cada vez mais sofisticados, com o advento dos simuladores. passaram a constituir a essência dos cursos de formação e a dominar a literatura especializada. Eles são apresentados a seguir organizados em camadas aplicadas sucessivamente no decorrer da formação do Engenheiro Químico Os temas cinética, termodinâmica, mecânica dos fluidos, transferência de calor e massa, operações unitárias, controle

Física Química Físico-Química Bioquímica CIÊNCIAS BÁSICAS Estudo dos fenômenos naturais descritos formalmente através da Matemática

Mecânica dos Fluidos Transferência de Calor Transferência de Massa Cinética Química Termodinâmica (descritos por Modelos Matemáticos) CIÊNCIAS BÁSICAS FUNDAMENTOS Estudo dos fenômenos de interesse que ocorrem nos equipamentos

Reatores Trocadores de calor Separadores Torres de destilação Torres de absorção Extratores Cristalizadores Filtros Outros... Instrumentos de Controle Automático Tratamento compartimentado! ENGENHARIA DE EQUIPAMENTOS Projeto e Análise dos Equipamentos de Processo

No formalismo futuro da Engenharia de Processos, esse conjunto de atividades passou a ser utilizado de forma organizada na avaliação dos processos alternativos concebidos durante o projeto, recebendo a denominação de ANÁLISE DE PROCESSOS

Os recursos computacionais eram bastante precários... Régua de Cálculo Máquina de Pascal

Calculadora Eletro - Mecânica

Concepção e avaliação de processos formados por vários tipos de equipamentos. Emprego de conhecimentos de Engenharia de Sistemas no tratamento de conjuntos complexos de elementos interdependentes Emprego de conhecimentos de Inteligência Artificial na resolução de problemas combinatórios ENGENHARIA DE PROCESSOS Emprego de conhecimentos de Avaliação Econômica Segurança Risco Controle hierárquico

1.3 Engenharia de Processos: Evolução Enquanto a Engenharia Química evoluia rapidamente, a Engenharia de Processos, no tocante ao mecanismo intelectual necessário à concepção de processos, permanecia estagnada.

A imaginação do engenheiro de processos esbarrava nos seguintes fatores cuja importância costumava passar desapercebida talvez por serem julgados irrelevantes: as seções de um processo podem ser interligadas de diversas maneiras. tarefas complexas demandam arranjos de equipamentos de um mesmo tipo ou de tipos diferentes; em cada seção de um processo uma mesma tarefa pode ser executada por mais de um tipo de equipamento;

A concepção de um processo de excelência revelava-se um problema combinatório de alta complexidade para cuja solução não existiam procedimentos previstos na Engenharia Química. cinética, termodinâmica, mecânica dos fluidos, transferência de calor e massa, operações unitárias, controle.

Foi quando, no início da década de 1960, alguns professores de começaram a enxergar e a encarar aqueles fatores que emperravam o progresso da atividade de projeto e constituiam um mundo novo na Engenharia Química. O grande desafio era: Como conceber de forma racional um processo diante de tamanha complexidade?.

Ao mesmo tempo, começava a se delinear uma Teoria de Projeto, de aplicação geral, com base em Sistemas e métodos de Inteligência Artificial. Eles passaram a constituir um “espécime” diferente na academia.

Somando-se a vertiginosa evolução no campo da Informática, esta Teoria veio revolucionar a prática e o ensino em todos os ramos da Engenharia, permitindo o seu conhecimento específico no projeto de instalações complexas de forma sistemática e eficiente.

Teoria de Projeto Eng. Naval Eng. Elétrica Eng. Química Eng. Mecânica Núcleo com o conhecimento específico de cada área A Teoria de Projeto potencializando as Engenharias Engenharia de Processos Contribuição da Teoria de Projeto a algumas áreas da Engenharia

O núcleo azul da Engenharia Química corresponde aos conhecimentos da figura anterior Eng. Química

A atividade de concepção de processos, até então considerada uma arte, adquiriu contornos de ciência e recebeu a denominação de SÍNTESE DE PROCESSOS

A conjugação de Síntese e Análise revigorou a Engenharia de Processos, iniciada de forma rudimentar com Solvay, dando-lhe os contornos e a organização que prevalece nos dias de hoje.

Olho nu : início da Engenharia Química Luneta: os computadores Telescópio: Engenharia de Processos

Uma revisão estruturada dos trabalhos publicados nesta década, reunindo os verdadeiros precursores em cada setor da área, pode ser encontrada em Nishida, N., Stephanopoulos, G., Westerberg, A.W., “A Review of Process Engineering “, AIChEJournal, ???, 321-351. Um grande avanço se deu logo na década de 1970. Esta revisão, aliada aos dois primeiros livros de Rudd e colaboradores sobre o assunto inspiraram este autor a se dedicar à área e, posteriormente, a redigir o seu livro.

A adoção e incorporação do conceito de Sistema à Engenharia de Processos causou um grande impacto e lhe rendeu a denominação internacional de PROCESS SYSTEMS ENGINEERING (PSE) utilizado pela primeira vez no título do CEP Symposium Series, Volume 59, em 1963.

Congressos dedicados à área passaram a ser realizados, o primeiro dos quais em 1982 em Kyoto, Japão, e o mais recente em 2009 em Salvador, Bahia. Outros eventos foram neles inspirados: (a)CPC: Chemical Process Control; (b)FOCAPD: Foundations of Computer-Aided Design; (c)FOCAPO: Foundations of Computer-Aided Operation; (d) ESCAPE: European Symposium of Computer-Aided Process Engineering

1981: 200 trabalhos publicados (Revisão: Nishida, Stephanopoulos e Westerberg; AIChEJournal). Revista: Computers & Chemical Engineering Congressos: ESCAPE (European Symposium on Computer Aided Process Engineering); ENPROMER (Encontro sobre Processos Químicos do Mercosul) Instituições: Institute for Complex Engineered Systems Carnegie Mellon University (Pittsburgh, USA)

Centro de estudos também dedicados começaram as ser formados, o primeiro dos quais o Center for Processs Systems Engineering, no Imperial College, fundado por Roger Sargent em 1989, considerado o “Father of the Processs Systems Engineering” pela sua produção científica e número de PhDs formados sob a sua orientação até à sua aposentadoria em 1992.

As primeiras disciplinas: 1970: Análise e Simulação de Processos (PEQ/COPPE) 1976: Desenvolvimento e Projeto de Processos (EQ/UFRJ) Síntese de Processos (PEQ/COPPE) No Brasil: As primeiras teses: 1.Taqueda,E.R.,"Análise de Processos Complexos por Computador Digital", Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ (1973) 2. Lacerda, A. I., "Síntese de Sistemas de Separação", Tese de Mestrado,COPPE/UFRJ (1980) 3. Santos, M. C., "Síntese Heurística de Sistemas de Reatores", Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ (1980) 4. Araujo, M. A. S., "Eficiência do Uso de Energia em Processos e a Otimização de Redes de Trocadores de Calor", Tese de Mestrado, COPPE/UFRJ (1980).

A Engenharia de Processos surgiu com a “Fertilização” da Eng. Química tradicional com elementos de: Resultando: Utilização mais organizada e mais eficiente dos conhecimento específicos da Engenharia Química no Projeto de Processos: - Projeto mais rápido e mais eficiente. - Processos mais econômicos, seguros e limpos. Engenharia de Sistemas: No tratamento de conjuntos complexos de elementos interdependentes Inteligência Artificial: Na resolução de problemas combinatórios Resumindo:

UMA PERGUNTA:

São meios de transporte! OK! E agora ? E agora ???? O quê estes objetos têm em comum?

REPETE-SE A PERGUNTA O QUÊ ESTES OBJETOS TÊM EM COMUM ? RESPOSTA Eles são objetos constituídos de inúmeras peças que funcionam articuladamente segundo um plano pré-estabelecido.

Apesar de inteiramente distintos quanto à forma e a finalidade, os seus processos de criação e montagem seguem uma metodologia inteiramente análoga (exceto o corpo humano) Esses objetos recebem, então, uma denominação genérica SISTEMAS

2 1 34 5 7 6 Um sistema (do grego sietemiun), é um conjunto de elementos interconectados, de modo a formar um todo organizado.

Todo sistema possui: -Elementos -Conexões - Finalidade 2 1 34 5 7 6 Sistemas são encontrados:

2 1 34 5 7 6 No campo da energia: turbinas, sub-estações, redes de transmissão e outros equipamentos são elementos interdependentes que, interligados, permitem que a energia liberada numa queda d'água se transforme em luz e força.

2 1 34 5 7 6 No corpo humano: os aparelhos circulatório, respiratório e digestivo, formados por órgãos como coração, pulmão, fígado e outros, são interdependentes e funcionam harmoniosamente sediando a vida humana.

2 1 34 5 7 6 Na natureza: a atmosfera, os oceanos, os rios, os lagos, as espécies animais e vegetais são interdependentes e, conjuntamente, formam um ambiente em que se desenvolve a vida no planeta.

2 1 34 5 7 6 Na economia: governo, população, bancos, comércio e outras instituições, são elementos interdependentes que formam um ambiente em que circula a moeda.

2 1 34 5 7 6 Nos processos químicos: reatores, colunas de destilação e trocadores de calor formam instalações que promovem a transformação de matérias primas em produtos em escala industrial.

Processo Químico ! Eco - SistemasCorpo Humano Criados Sistemas Econômicos Constatados Concretos Tangíveis Observa-se que SISTEMA é um conceito abrangente: 2 1 34 5 7 6 Origem Abstratos Intangíveis Quanto à origem: constatados ou criados pelo homem Quanto à natureza dos elementos e conexões: concretos (tangíveis), abstratos (intangíveis)

e interdependentes (através das correntes) O Processo Químico como um SISTEMA Um conjunto de elementos especializados (equipamentos) reunidos para um determinado fim (produção de um produto). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 extrato água vapor EVAPORADOR EXTRATOR CONDENSADOR RESFRIADOR MISTURADOR alimentação bomba DECANTADOR 20 HP rafinado produto W 11 T 11 W6W6 T6T6 W4W4 T4T4 f 14 f 24 x 14 W7W7 T7T7 T3T3 W1W1 T1T1 x 11 f 11 f 21 T2T2 f 12 ArAr AeAe Vl t r f 32 f 23 AcAc W8W8 T8T8 W 15 T 15 W 13 T 13 W 14 T 14 W 12 T 12 W 10 T 10 W9W9 T9T9 W5W5 T5T5 f 13

PratoTorre de Destilação Unidade Industrial (Planta) Indústria Química Segmento Industrial ELEMENTOSISTEMA SISTEMA é, também, um conceito recorrente O estudo de um Sistema é realizado através do estudo dos seus Elementos Ao se estudar um dos Elementos, este passa à condição de Sistema.

Vejamos as grandes conquistas na área de Sistemas

- desenvolvimento da capacidade de representar através de modelos matemáticos os fenômenos ocorridos nos elementos dos mais variados tipos de sistemas. -desenvolvimento de métodos matemáticos capazes de resolver os modelos permitindo prever o comportamento dos elementos dos sistemas. - desenvolvimento de métodos e ferramentas computacionais capazes de prever o comportamento de sistemas formados por grande número de elementos interconectados segundo estruturas as mais complexas.

Esse novo campo do conhecimento foi batizado na década de 1940, no Laboratório da Bell, de Engenharia de Sistemas. Graças a isso o mundo assiste o desenvolvimento de sistemas os mais complexos, em relativamente curto espaço de tempo, operando de forma econômica e segura

Paralelamente, estabeleceu-se uma linguagem comum, a linguagem de sistemas. Fazem parte da linguagem de sistemas termos como projeto, estrutura, síntese, análise e otimização, comuns a todas as engenharias e que serão empregados adiante no desenvolvimento da Engenharia de Processos. Hoje, ela permitie a comunicação fluente entre engenheiros de diferentes especialidades, viabilizando, em curto espaço de tempo, a criação de sistemas integrados em que se misturam componentes de natureza química, mecânica, elétrica, eletrônica, estrutural e até biológica.

Campo do conhecimento que estuda Sistemas de uma forma genérica, independentemente da finalidade e da natureza dos seus elementos. EM RESUMO: ENGENHARIA DE SISTEMAS Essas técnicas são as que permitem a construção de sistemas da mais alta complexidade com alto grau de confiabilidade em relativamente curto espaço de tempo.

Vantagem em olhar Processos como Sistemas Dispor do arsenal de procedimentos da Engenharia de Sistemas para estudar os Processos Tratar todos os processos de um forma unificada.

1.5 INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL Ramo da Ciência da Computação que estuda a forma como o homem utiliza intuitivamente Inteligência e Raciocínio na solução de problemas complexos, implementando-as em máquinas Uma ferramenta importante para o desenvolvimento e análise de sistemas complexos

- sistemas especialistas - nesta disciplina: resolução de problemas combinatórios Aplicações de Inteligência Artificial - processamento de linguagem natural - percepção e reconhecimento de padrões - armazenamento e recuperação de informação - robótica - jogos - programação automática - lógica computacional - sistemas com aprendizado

A Inteligência Artificial preconiza duas estratégias básicas para a resolução de problemas complexos Decomposição e Representação

(a)Decomposição do Problema - decompor um problema complexo em sub-problemas mais simples. - resolver os problemas simples de forma interativa de modo que, ao final, aflore a solução do problema original. Resolvendo esses problemas de forma interativa, ao final afloram a rota química ótima, o fluxograma ótimo e os valores ótimos das dimensões. Consiste em:

Problemas complexos são decompostos em sub-problemas de resolução mais simples. Problema SP 1SP 2 SP 3 SP 4 

O conjunto das soluções dos sub-problemas forma a solução do Problema original. SP 1SP 2 SP 3 SP 4 Problema Resolvido Os subproblemas são resolvidos de forma coordenada

(b) Representação do Problema Exemplo: Árvore de Estados. Consiste em organizar as soluções numa estrutura que sugira um método sistemático para a busca da solução ótima Estados são configurações formadas no decorrer da montagem de um sistema. Ex.: na geração de um fluxograma, equipamento por equipamento. Estados finais representam o sistema completo. Os demais, são intermediários (incompletos).

Árvore de Estados é uma figura com a forma de uma árvore invertida em que cada ramo representa uma sequência de etapas na construção de um sistema.

raiz De cada estado sai uma bifurcação para os estados que dele se originam: há uma decisão associada. Ao longo dos ramos estão os estados intermediários percorridos durante a resolução do problema. Nas extremidades dos ramos encontram-se os estados finais, configurações completas, que são as soluções alternativas do problema.

0 2 5 12 RT DS CI 11 SI 6 1314 DE CISI 1 34 78910 RM DSDE CI SI RT DS A,P P A T A,B (12) Fluxograma completo Um dos ramos da árvore de estados EXEMPLO

7 SI C7C7 0 5 DS 3 6 DE 4 10 CI 14 CI 12 CI 9 SI 11 SI 13 SI 1 RM 2 RT 8 CI C8C8 C9C9 C 10 C 11 C 12 C 13 C 14

1.1 Engenharia de Processos: Origem 1.2 Engenharia Química 1.3 Engenharia de Processos: Evolução 1.4 Engenharia de Sistemas 1.5 Inteligência Artificial 1.6 Engenharia de Processos: Temas Pertinentes 1.6.1 Projeto 1.6.2 Seleção da Rota Química 1.6.3 Síntese 1.6.4 Análise 1.6.5 Otimização 1.7 Métodos de Projeto 1.7.1 Métodos Intuitivos 1.7.2 Métodos Baseados em Representações 1.7.3 Método Hierárquico 1. INTRODUÇÃO GERAL À ENGENHARIA DE PROCESSOS

Seguem-se os temas tratados pela Engenharia de Processos no desenvolvimento do projeto de um processo Em primeiro lugar, o próprio Projeto Em seguida, as etapas que fazem parte do Projeto - Seleção da Rota Química - Síntese - Análise - Otimização

1.1 Engenharia de Processos: Origem 1.2 Engenharia Química 1.3 Engenharia de Processos: Evolução 1.4 Engenharia de Sistemas 1.5 Inteligência Artificial 1.6 Engenharia de Processos: Temas Pertinentes 1.6.1 Projeto 1.6.2 Seleção da Rota Química 1.6.3 Síntese 1.6.4 Análise 1.6.5 Otimização 1.7 Métodos de Projeto 1.7.1 Métodos Intuitivos 1.7.2 Métodos Baseados em Representações 1.7.3 Método Hierárquico 1. INTRODUÇÃO GERAL À ENGENHARIA DE PROCESSOS

É um conjunto numeroso e diversificado de ações desenvolvidas Desde A decisão de se produzir um determinado produto Até Conjunto de documentos com detalhes suficientes para a construção e a operação de uma planta industrial  PROJETO

Investigar mercado para o produto Investigar disponibilidade de matéria prima Estabelecer as condições da reação e subprodutos Estabelecer o número e o tipo dos reatores Definir o número e o tipo dos separadores Definir o número e o tipo de trocadores de calor Estabelecer malhas de controle Definir o fluxograma do processo Calcular as dimensões dos equipamentos Calcular o consumo de matéria prima Calcular o consumo de utilidades Calcular o consumo de insumos Calcular a vazão das correntes intermediárias Investigar reagentes plausíveis Avaliar a lucratividade do processo AÇÕES TÍPICAS

Com o enfoque de Sistemas a Engenharia de Processos almeja Organizar a execução do Projeto Dotá-lo de procedimentos lógicos e computacionais que o tornem rápido e seguro

(a) previsão do desempenho do processo; (b) avaliação do desempenho do processo. (a) escolha de um equipamento para cada etapa; (b) definição do fluxograma do processo. À luz da Engenharia de Processos, as ações do projeto são organizadas em 3 categorias SÍNTESE ANÁLISE SELEÇÃO DA ROTA QUÍMICA Seleção da rota química: reagentes, intermediários, etc..

Investigar mercado para o produto Investigar disponibilidade de matéria prima Estabelecer as condições da reação e subprodutos Estabelecer o número e o tipo dos reatores Definir o número e o tipo dos separadores Definir o número e o tipo de trocadores de calor Estabelecer malhas de controle Definir o fluxograma do processo Calcular as dimensões dos equipamentos Calcular o consumo de matéria prima Calcular o consumo de utilidades Calcular o consumo de insumos Calcular a vazão das correntes intermediárias Investigar reagentes plausíveis Avaliar a lucratividade do processo

Investigar mercado para o produto Investigar reagentes plausíveis Investigar disponibilidade das matérias primas Definir as condições das reações e identificar os subprodutos gerados SELEÇÃO DA ROTA QUÍMICA Estabelecer o número e o tipo dos reatores Definir o número e o tipo dos separadores Definir o número e o tipo de trocadores de calor Estabelecer malhas de controle Definir o fluxograma do processo SÍNTESE Calcular o consumo de utilidades Calcular a vazão das correntes intermediárias Calcular as dimensões dos equipamentos Calcular o consumo dos insumos Calcular o consumo de matéria prima Avaliar a lucratividade do processo ANÁLISE ORGANIZADAS QUANTO À SEQUÊNCIA NO PROJETO

Nível Tecnológico Seleção de uma Rota Fluxograma ? Dimensões ? Nível Estrutural Síntese de um Fluxograma Dimensões ? Lucro? Nível Paramétrico Análise do Fluxograma Dimensionamento dos Equipamentos e das Correntes. Lucro. Solução Ótima: Reagentes = D,E; Fluxograma = 3; x = 6 Raiz Rota Química ? Fluxograma ? Dimensões ? Organizadas em Árvore de Estados P ? ? D+E P+F D,EP,F ?? A+B P+C A,BP,C ?? 1PA BC x ? TD 2 PA BC x ? TA P3D EF x ? DM P F 4 D E x ? ME L x 6 x o = 3 x* 8 L x x o = 4 x* L 10 x x o = 6 x* L x 7 x o = 5 x*

1.6.1 Projeto Denominação genérica atribuída ao conjunto numeroso e diversificado de ações associadas à criação de um sistema. À semelhança das demais Engenharias, esta é a tarefa mais desafiante da Engenharia Química. É um problema complexo por envolver um número elevado de equipamentos que podem ser combinados de diferentes maneiras, mesmo no âmbito dos sub-sistemas.

Investigar mercado para o produto Investigar disponibilidade de matéria prima Estabelecer as condições da reação e subprodutos Estabelecer o número e o tipo dos reatores Definir o número e o tipo dos separadores Definir o número e o tipo de trocadores de calor Estabelecer malhas de controle Definir o fluxograma do processo Calcular as dimensões dos equipamentos Calcular o consumo de matéria prima Calcular o consumo de utilidades Calcular o consumo de insumos Calcular a vazão das correntes intermediárias Investigar reagentes plausíveis Avaliar a lucratividade do processo

(a) previsão do desempenho do sistema. (b) avaliação do desempenho do sistema. (a) escolha de um elemento para cada tarefa. (b) definição da estrutura do sistema. PROJETO = SÍNTESE  ANÁLISE O Projeto compreende dois sub-conjuntos de ações, que interagem: SÍNTESE ANÁLISE

À luz desses conceitos, as ações do Projeto ficam melhor organizadas

Investigar mercado para o produto Investigar disponibilidade de matéria prima Estabelecer as condições da reação e subprodutos Estabelecer o número e o tipo dos reatores Definir o número e o tipo dos separadores Definir o número e o tipo de trocadores de calor Estabelecer malhas de controle Definir o fluxograma do processo Calcular as dimensões dos equipamentos Calcular o consumo de matéria prima Calcular o consumo de utilidades Calcular o consumo de insumos Calcular a vazão das correntes intermediárias Investigar reagentes plausíveis Avaliar a lucratividade do processo

Investigar mercado para o produto Investigar disponibilidade de matéria prima Estabelecer as condições da reação e subprodutos Estabelecer o número e o tipo dos reatores Definir o número e o tipo dos separadores Definir o número e o tipo de trocadores de calor Estabelecer malhas de controle Definir o fluxograma do processo Calcular as dimensões dos equipamentos Calcular o consumo de matéria prima Calcular o consumo de utilidades Calcular o consumo de insumos Calcular a vazão das correntes intermediárias Investigar reagentes plausíveis Avaliar a lucratividade do processo

Investigar mercado para o produto Investigar reagentes plausíveis Investigar disponibilidade das matérias primas Definir as condições das reações e identificar os subprodutos gerados SELEÇÃO DE ROTAS QUÍMICAS Estabelecer o número e o tipo dos reatores Definir o número e o tipo dos separadores Definir o número e o tipo de trocadores de calor Estabelecer malhas de controle Definir o fluxograma do processo SÍNTESE Calcular o consumo de utilidades Calcular a vazão das correntes intermediárias Calcular as dimensões dos equipamentos Calcular o consumo dos insumos Calcular o consumo de matéria prima Avaliar a lucratividade do processo ANÁLISE

Quanto mais complexa a estrutura, mais difíceis o projeto, a análise e a operação do sistema 12 acíclica 12 cíclica 1 2 com convergência Exemplos de Estruturas É a forma como as os elementos do sistema se interligam 2 1 34 5 7 6 complexa com bifurcação 1 2 Importante no Projeto é a estrutura do Processo

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 extrato água vapor EVAPORADOR EXTRATOR CONDENSADOR RESFRIADOR MISTURADOR alimentação bomba DECANTADOR 20 HP rafinado produto W 11 T 11 W6W6 T6T6 W4W4 T4T4 f 14 f 24 x 14 W7W7 T7T7 T3T3 W1W1 T1T1 x 11 f 11 f 21 T2T2 f 12 ArAr AeAe Vl t r f 32 f 23 AcAc W8W8 T8T8 W 15 T 15 W 13 T 13 W 14 T 14 W 12 T 12 W 10 T 10 W9W9 T9T9 W5W5 T5T5 f 13 No caso dos processos a estrutura é representada pelos fluxogramas

Essas sub-tarefas são executadas por 4 sub-sistemas formados por equipamentos especializados, a saber: Um aspecto estrutural importante dos processos químicos, com reflexos no seu projeto, vem de que a tarefa do sistema processo químico é composta por 4 Sub-Tarefas típicas: reação, separação, integração material e energética e controle. Processo Químico Matéria PrimaProduto

Reação Separação Integração Controle PROCESSO: 4 SUB-SISTEMAS INTEGRADOS (d) Controle: responsável pela operação segura e estável do processo. (c ) Integração: responsável pela movimentação de matéria e ajustes de temperatura das correntes. (b) Separação: responsável pelo ajuste de composição das correntes, separando o produto dos sub-produtos e do excesso de reagentes. (a) Reação: responsável pela modificação do conjunto de espécies, fazendo aparecer o produto principal.

(d) sub-sistema de controle: responsável pela manutenção dos processos em condições estáveis e seguras. (a) sub-sistema de reação: formado por reatores, é o coração de um processo, responsável pela aparecimento do produto de interesse a partir das matérias primas (b) sub-sistema de separação: formado por separadores, responsável pela purificação das matérias primas, pela separação dos componentes presentes no efluente dos reatores e pelos demais ajustes de composição no processo. (c) sub-sistema de integração material e energética: responsável pela movimentação das espécies entre os equipamentos e pelos ajustes de temperatura das correntes do processo.

1.6.2 Rotas Químicas O produto de interesse pode resultar de uma única reação ou de uma sequência de reações, com a produção de intermediários, o que configra uma rota química.

A B D M F 2C 0,5E C MODULO 1 3 2 C R 3 2HCl + (1/2) O 2  Cl 2 + H 2 O (A)(C)(F)(E) (C)(M) R 1 C 2 H 4 + Cl 2  C 2 H 4 Cl 2 R 2 C 2 H 4 Cl 2  C 2 H 3 Cl + HCl (A)(B)(D) Exemplo: Produção do Cloreto de Vinila (MVC)

Em muitos casos, existe mais de uma rota química capaz de resultar no produto de interesse. Portanto, é uma etapa do projeto que exibe multiplicidade de soluções. O projeto se inicia com a enumeração das rotas plausíveis mediante um investigação prévia do mercado do produto, da disponibilidade das matérias primas, das condições das reações e dos eventuais sub-produtos.

1.6.3 Síntese Genericamente: síntese significa compor um todo a partir de suas partes PROJETO = SÍNTESE  ANÁLISE

(a) escolha de um equipamento para cada tarefa. (b) definição da estrutura do processo. No Projeto: É a etapa criativa do Projeto

EXEMPLO Geração de fluxogramas para a produção de P pela reação A + B  P Numa análise preliminar, foram listadas as seguintes alternativas para os equipamentos:

Reatores plausíveis RT RM Exigências: os reagentes devem ser pré-aquecidos e o efluente do reator resfriado. Para a reação em questão, os reatores plausíveis são: Reator de Mistura (RM) ou Reator Tubular (RT).

- Com Integração Energética (CI): O efluente quente é aproveitado para pré-aquecer a alimentação num trocador de calor, - Sem Integração Energética (SI): A alimentação é aquecida com vapor num Aquecedor O efluente é resfriado com água num Resfriador Aquecimento e resfriamento podem ser feitos das seguintes formas: T AR

DS DE Os componentes do efluente podem ser separados por Destilação Simples (DS) ou por Destilação Extrativa (DE).

Para a montagem do processo ficam disponíveis os seguintes equipamentos para o projetista RM Reator de mistura RT Reator tubular DS Coluna de destilação simples DE Coluna de destilação extrativa A Aquecedor R Resfriador T Trocador de Integração A Síntese consiste em combinar esses equipamentos formando todos os fluxogramas plausíveis em busca do melhor.

Neste exemplo, foram gerados os 8 fluxogramas possíveis que formam o

Espaço das Soluções do Problema

Aumentando a complexidade do processo, aumenta o número de etapas e de equipamentos para cada etapa. Por conseguinte, aumenta significativamente o número combinações Ne Engenharia de Processos esse efeito é conhecido como

EXPLOSÃO COMBINATÓRIA !!! MULTIPLICIDADE DE SOLUÇÕES Cada círculo representa um fluxograma plausível. Isso caracteriza a síntese como um problema com

1.6.4 Análise Genericamente: análise significa - decompor um todo em suas partes, - depreender o comportamento do todo a partir do comportamento das partes. PROJETO = SÍNTESE  ANÁLISE Um exemplo marcante é o estudo de organismos vivos, do corpo humano às células.

Dimensões dos principais Equipamentos. Consumo de utilidades matérias primas e insumos Especificações de projeto Modelo Matemático  previsão Dimensões dos principais equipamentos Consumo de utilidades matérias primas e insumos Modelo Econômico  avaliação Lucro No caso de processos químicos, a Análise consiste em prever e avaliar o desempenho de cada fluxograma gerado na Síntese, para fins de comparação

Na Análise também se verifica a MULTIPLICIDADE DE SOLUÇÕES O Lucro dependerá da receita, dos custos operacionais e das dimensões dos equipamentos (investimento). Em princípio, diversas combinações de valores plausíveis dessas variáveis produzem um Lucro positivo.

12 Q = 10.000 kgA/h x = 0,02 kgAB/kgA o W 1 kgB/hW 2 y 1 kgAB/kgBy 2 x 1 x 2 kgAB/kgA Modelo Matemático 1. Q(x o - x 1 ) - W 1 y 1 = 0 2. y 1 - k x 1 = 0 3. Q(x 1 -x 2 ) - W 2 y 2 = 0 4. y 2 - k x 2 = 0 Avaliação Econômica L = R - C R = p AB (W 1 y 1 + W 2 y 2 ) C = p B (W 1 + W 2 ) p AB = 0,4 $/kgAB : p B = 0,01 $/kgB Para cada par de valores x 1,x 2 resultam valores de W 1, W 2, y 1, y 2 e Lucro Exemplo: dimensionamento de 2 extratores em série O Lucro depende das vazões de solvente W 1 e W 2, que dependem das concentrações x 1 e x 2

MULTIPLICIDADE NA ANÁLISE Variáveis contínuas: uma infinidade de soluções viáveis Na Análise, as soluções são pares de valores x 1,x 2

1.6.5 Otimização OTIMIZAÇÃO é a busca da solução ótima de um problema com múltipla soluções Problema com Multiplicidade de Soluções Exige a busca da sua Otimização Solução Ótima através de

Nível Tecnológico: a rota química ótima depende dos fluxogramas que ainda serão gerados e das dimensões dos equipamentos e correntes ainda não definidos. Nível Paramétrico (Análise): as dimensões ótimas dos equipamentos e das correntes dependem da rota química e do fluxograma que lhes deram origem. Nível Estrutural (Síntese): o fluxograma ótimo depende da rota que lhe deu origem e das dimensões dos equipamentos e correntes ainda não definidos. Fonte da complexidade multiplicidade de soluções em três níveis interdependentes !!!!!! Nesse sentido: o Projeto de Processos é um problema complexo de otimização.

Para encontrar a solução ótima, para uma dada rota química, é preciso gerar cada um dos fluxogramas possíveis

Neste caso, seria gerar cada fluxograma e calcular os valores ótimos de : volume do reator, número de estágios, altura e diâmetro das torres, áreas dos trocadores, vazões de água e de vapor (Lucro Máximo).

Fluxograma GeradoFluxograma Otimizado

Mas a busca não pode ser conduzida de maneira aleatória. (ineficiente, sem garantia de sucesso) Como conduzi-la de uma maneira racional de modo a garantir a obtenção da solução ótima? Lançando mão dos Métodos de Projeto oferecidos pela Engenharia de Processos

Para resolver este problema a Engenharia de Processos coloca diversos métodos à disposição do engenheiro, dos mais simples aos mais complexos, dos mais aproximados aos mais rigorosos. Alguns, com grande esforço computacional, conduzem à solução ótima. Outros, mais simples, conduzem apenas a boas soluções.

Para que resulte o fluxograma ótimo o Método empregado deve considerar a influência mútua dos equipamentos, o que só é possível se todos estiverem presentes IMPORTANTE Métodos em que os equipamentos são incorporados progressivamente ao processo não conduzem ao fluxograma ótimo

1.7.1 Métodos Intuitivos A Engenharia de Processos não despreza a intuição, dom inerente ao ser humano e, portanto ao projetista. Afinal, foi assim que ela começou. A intuição se encontra presente nos chamados métodos intuitivos. São métodos baseados em iniciativas tomadas intuitivamente pelo homem ao se defrontar com um problema complexo, sem o auxílio de qualquer ferramenta matemática, valendo-se apenas de sua inteligência e raciocínio. Os mecanismos usados pela mente são estudados, organizados, divulgados e implementados em máquinas pelos especialistas em Inteligência Artificial. Os métodos intuitivos não conduzem necessariamente à solução ótima.

1.7.1 Métodos Intuitivos (a) Método Heurístico Elas são chamadas de regras heurísticas, termo que vem do grego e significa auxílio à invenção. A sua decisão se baseia exclusivamente em regras empíricas consagradas pela experiência em projetos anteriores, sem qualquer base matemática. A cada etapa, o projetista decide pelo equipamento seguinte que vai acrescentar. Trata-se de um método de decisões sequenciais em que o fluxograma é montado equipamento-por-equipamento

1.7.1 Métodos Intuitivos (b) Método Evolutivo O melhor dos vizinhos é comparado com o base. Se for superior, ele é adotado como o base para a etapa seguinte. Se for inferior, o procedimento é encerrado e o base é indicado como a solução do problema. A cada etapa do procedimento são gerados e avaliados os vizinhos do fluxograma-base (o melhor até então encontrado). Para garantir a evolução contínua da solução, adota-se o conceito de fluxograma vizinho. Fluxograma vizinho é aquele que difere de outro apenas por um equipamento ou uma conexão. Este método permite que se percorra o espaço das soluções a partir de um fluxograma inicial, passando por fluxogramas sucessivamente superiores.

1.7.2 Métodos Baseados em Representações (a) Método de Otimização de Superestruturas Na Engenharia de Processos, superestrutura é um fluxograma formado por todos os equipamentos passiveis de utilização num processo, com todas as suas conexões. Deste modo, qualquer fluxograma encontra-se abrigado na superestrutura. O fluxograma resultante é ótimo porque o procedimento de otimização, de uma forma "invisível" ao projetista, examina todos os fluxogramas. Através de técnicas de otimização, a Síntese e a Análise são executadas concomitantemente, resultando o fluxograma ótimo com os equipamentos definidos e dimensionados, as correntes definidas com as suas vazões, as condições operacionais estabelecidas e a lucratividade avaliada.

Superestrutura evidenciando o fluxograma ótimo DE DS RT RM T R A

1.7.3 Método Hierárquico O ponto de partida é um Fluxograma Embrião constituido dos blocos de reação e separação, de pontos de mistura, de divisores de corrente e de correntes até então virtuais (elas se tornam reais após o detalhamento dos blocos). Os primeiros são os de reação, que geram a informação para os balanços materiais em todo o fluxograma. Na sequência, são detalhados os blocos de separação. Segue-se a implantação dos sistemas de integração energética e de controle. A seguir, inicia-se o detalhamento sucessivo dos blocos segundo uma hierarquia lógica: cada bloco só pode ser detalhado após o detalhamento do anterior.

Fluxograma Embrião Fluxograma Detalhado Hierarquicamente

Problema: produzir P ILUSTRAÇÃO Segue um exemplo simplificado: - duas rotas química viáveis. - dois fluxogramas viáveis para cada rota. O problema pode ser representado segundo uma Árvore de Estados na qual fica aparente, também, a sua decomposição segundo as ações 1.8 Projeto por Busca Orientada por Árvore de Estado

Nível Tecnológico Seleção de uma Rota Fluxograma ? Dimensões ? Nível Estrutural Síntese de um Fluxograma Dimensões ? Lucro? Nível Paramétrico Análise do Fluxograma Dimensionamento dos Equipamentos e das Correntes. Lucro. Problema Complexo de Otimização em 3 Níveis : Solução? Raiz Rota Química ? Fluxograma ? Dimensões ? Decomposição e Representação do Problema de Projeto por Árvore de Estados P ? ? D+E P+F D,EP,F ?? A+B P+C A,BP,C ?? 1PA BC x ? TD 2 PA BC x ? TA P3D EF x ? DM P F 4 D E x ? ME L x 68 x o = 3 x* L x L 10 x o = 4 x* x x o = 6 x* L x 7 x o = 5 x*

Nível Tecnológico Seleção de uma Rota Fluxograma ? Dimensões ? Nível Estrutural Síntese de um Fluxograma Dimensões ? Lucro? Nível Paramétrico Análise do Fluxograma Dimensionamento dos Equipamentos e das Correntes. Lucro. Solução Ótima: Reagentes = D,E; Fluxograma = 3; x = 4  demais dimensões. Raiz Rota Química ? Fluxograma ? Dimensões ? Busca Orientada por Árvore de Estados P ? ? D+E P+F D,EP,F ?? A+B P+C A,BP,C ?? 1PA BC x ? TD 2 PA BC x ? TA P3D EF x ? DM P F 4 D E x ? ME L x 6 x o = 3 x* 8 L x x o = 4 x* L 10 x x o = 6 x* L x 7 x o = 5 x*

P ? ? D+E P+F D,E P,F ?? L x 4 10 ? P3 D E F x Nível Tecnológico Seleção de uma Rota Fluxograma ? Dimensões ? Nível Estrutural Síntese de um Fluxograma Dimensões ? Lucro? Nível Paramétrico Análise do Fluxograma Dimensionamento dos Equipamentos e das Correntes. Lucro. Solução Ótima: Reagentes = D,E; Fluxograma = 3; x = 4  demais dimensões. Raiz Rota Química ? Fluxograma ? Dimensões ? Solução do Problema de Projeto por Busca Orientada Vantagem Varre todas as soluções sem repetições sem omitir a ótima Desvantagem Explosão Combinatória (outros métodos)

O Projeto como um problema de otimização em 3 níveis

1.9 ORGANIZAÇÃO DO TEXTO/DISCIPLINA Seqüência no Projeto : Síntese  Análise Seqüência Pedagógica : Análise  Síntese INTRODUÇÃO À SÍNTESE DE PROCESSOS 8 6 SÍNTESE DE SISTEMAS DE SEPARAÇÃO 7 SÍNTESE SÍNTESE DE SISTEMAS DE INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA INTRODUÇÃO À ANÁLISE DE PROCESSOS 2 ESTRATÉGIAS DE CÁLCULO 3 OTIMIZAÇÃO AVALIAÇÃO ECONÔMICA 45 ANÁLISE

Os conceitos e os métodos da Engenharia de Processos apresentados neste texto não se restringem à Engenharia Química clássica, mas também a áreas correlatas muitas das quais são suas “offsprings”, pois tratam igualmente de transformações químicas e de conteúdo energético da matéria: - Engenharia Metalúrgica: siderurgia, beneficiamento de minérios. - Engenharia de Petróleo: refino. - Engenharia de Polímeros: produção. - Engenharia de Alimentos: produção. - Engenharia de Meio Ambiente: minimização de poluentes. 1.10 Comentários Pertinentes 1.10.1 Abrangência da Engenharia de Processos

a prática do projeto com as diversas ferramentas importadas da Engenharia de Sistemas e da Inteligência Artificial. o ensino da Engenharia Química com a criação de disciplinas estruturadas que proporcionam uma visão integrada dos processos acrescentando a dimensão de sistema, até então ausente. A Engenharia de Processos veio revolucionar:

1.10.3 COMPUTAÇÃO Alunos devem saber programar FORTRAN, VISUAL BASIC, MATLAB, EXCEL, C++ (mercado procura !) Problemas reais de projeto são de grande complexidade e demandam grande esforço computacional. O apoio da Informática é indispensável. Existem diversos softwares comerciais: ASPEN, HYSYS, CHEMCAD, PRO/II, mas demandam licenças e treinamento. EXCEL + VBA. Software nacional: - PSPE (1985): Rajagopal, Castier, Gil  PETROX (Petrobrás) - ALSOC (2003)(Ambiente Livre p/ Simulação, Otimização e Controle de Processos) – COPPE/UFRJ – USP – UFRGS – CT- PETRO/FINEP – Empresas Petroquímicas  EMSO. - DWSIM: Daniel Wagner (RN) : VB.NET

Alunos devem saber programar FORTRAN, VISUAL BASIC, MATLAB, EXCEL, C++ (mercado procura !) Demonstrações e aulas práticas programadas. Todos os procedimentos ensinados na disciplina são descritos sob a forma de algoritmos programáveis.

Em ordem cronológica de publicação Em vermelho, os livros que inspiraram a disciplina 01. STRATEGY OF PROCESS ENGINEERING Rudd,D.F. e Watson,C.C. - J.Wiley, 1968. 02. THE ART OF CHEMICAL PROCESS DESIGN Wells,G.L. e Rose,L.M. - Elsevier, 1968. 03. CHEMICAL PROCESS SIMULATION Husain,A. - Wiley-Eastern, 1968. 04. MATERIAL AND ENERGY BALANCE COMPUTATIONS Henley,E.J. e Rosen,E.M. - J.Wiley, 1969. 05. PROCESS SYNTHESIS Rudd,D.F., Powers,G.J. e Siirola,J.J. - Prentice-Hall, 1973. 1.10 Bibliografia Básica

06. CHEMICAL PROCESS ECONOMICS Happel,J., Jordan,D.G. - Marcel Dekker, 1975. 07. INTRODUCTION TO CHEMICAL ENGINEERING AND COMPUTER CALCULATIONS Myers,A.L. - Prentice-Hall, 1976. 08. PROCESS FLOWSHEETING Westerberg,A.W., Hutchinson,H.P., Motard,R.L. e Winter, P. – Cambridge, 1979. 09. PLANT DESIGN AND ECONOMICS FOR CHEMICAL ENGINEERS Timmerhaus,K.D. e Peters,M.S. - McGraw-Hill, 1980 (3a. Ed.). 10. STEADY-STATE FLOWSHEETING OF CHEMICAL PLANTS Benedek,P. - Elsevier, 1980.

11. PROCESS ANALYSIS AND DESIGN FOR CHEMICAL ENGINEERS Resnick,W. - McGraw-Hill, 1981. 12. CHEMICAL PROCESS SYNTHESIS AND ENGINEERING DESIGN Kumar,A. - Tata McGraw-Hill, 1981. 13. AN INTRODUCTION TO CHEMICAL ENGINEERING DESIGN Sinnott,R.R. - Pergamon Press, 1983. 14. A GUIDE TO CHEMICAL ENGINEERING PROCESS DESIGN AND ECONOMICS, Ulrich,G.D. - J.Wiley, 1984. 15. CONCEPTUAL DESIGN OF CHEMICAL PROCESSES Douglas, J.M. - McGraw-Hill, 1988.

16. OPTIMIZATION OF CHEMICAL PROCESSES Edgar,T.F. e Himmelblau,D.M. - McGraw-Hill, 1988. 17. CHEMICAL PROCESS STRUCTURES AND INFORMATION FLOWS Mah, R.S.H. - Buterworths, 1990. 18. FOUNDATIONS OF COMPUTER-AIDED PROCESS DESIGN Siirola,J.J., Grossmann,I.E. e Stephanopoulos,G. (editores) - Cache- Elsevier, 1990. 19. ANALYSIS AND SYNTHESIS OF CHEMICAL PROCESS SYSTEMS Hartmann,K e Kaplick,K. - Elsevier, 1990. 20. CHEMICAL PROCESS DESIGN Smith,R. – McGraw-Hill, 1995.

21. SYSTEMATIC METHODS OF CHEMICAL PROCESS DESIGN Biegler,L.T., Grossmann,I.E. e Westerberg, A. W. - Prentice-Hall, 1997. 22. GREEN ENGINEERING Allen, D. T. e Shonnard, D. R. - Prentice Hall, 2002 23. ANALYSIS, SYNTHESIS AND DESIGN OF CHEMICAL PROCESSES Turton,R., Bailie,R.C, Whiting,W.B e Shaeiwitz,J.A. – Prentice Hall, 2003 24. PRODUCT AND PROCESS DESIGN PRINCIPLES Seider,W., Seader,J.D. e Lewin,D.R. – Wiley, 2004 25. ENGENHARIA DE PROCESSOS Perlingeiro, C. A. G. – Edgard Blucher, 2005

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