Princípios básicos da Indústria Química

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1 Princípios básicos da Indústria Química
Baseado em Shreve, R.N & Brink Jr., J.A.

2 Indústria Química Processos Unitários ou Conversão 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 ou Conversão Química exemplo – obtenção de ácido sulfúrico (H2SO4)a partir do enxofre: S + O SO2 SO2 + 1/2O SO3 Solução aquosa de SO H2SO4 Operações Unitárias ou Operações Físicas, como transferência de calor, controle de temperatura, separação.

3 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

4 Indústria Química A produção em escala industrial de um produto envolve três fases: Desenvolvimento em laboratório - estudo detalhado das conversões químicas e das condições físicas (temperatura, quantidades, catalisadores, etc.) necessárias para sua execução; 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. Projeto e implantação do processo em escala industrial.

5 O engenheiro no projeto e implantação do processo químico
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.

6 O engenheiro no projeto e implantação do processo químico
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.

7 O engenheiro no projeto e implantação do processo químico
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.

8 Tipos de Processos em Manufatura
A relação entre volume e variedade determina o tipo de processo Alta Projeto Bateladas Variedade Em Massa Contínuo Baixa Baixo Volume Alto

9 Tipos de Processos em Manufatura
Processos 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.

10 Tipos de Processos em Manufatura
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.

11 Tipos de Processos em Manufatura
Produção 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.

12 Tipos de Processos em Manufatura
Produção 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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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10. Construção da fábrica Normalmente, é confiada a empresas especializadas em construção de fábricas.

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