Aqui estão alguns exemplos de processos químicos industriais que operam nos regimes contínuo e descontínuo, com as principais vantagens e desvantagens de cada um:
Processos contínuos:
- Produção de etano - vantagem de alta produtividade; desvantagem de maior complexidade do equipamento.
- Produção de polietileno - vantagem de custos reduzidos; desvantagem de maior dificuldade em alterar as especificações do produto.
Processos descontínuos:
- Produção de medicamentos - v
1. CIENCIAS-HUMANAS-GLOBALIZAÇÃO, TEMPO E ESPAÇO-V1.pdf
Aula 03 industria quimica no brasil e no mundo - 18.02.11
1. Processo de
Produção
Química
1º. Sem./2011
Engenharias
2. Nesta Aula Veremos ...
• Sistemas de Classificação das Ind.
Químicas
• Visão Geral da Segmento do Brasil e
Mundo
• Classificação dos Processos Químicos
(operação)
• Fluxogramas de Processo
• Trabalho Equipe – Química Verde
3. Processo Químico
Classificação
Processos Processo Operações
Unitários Químico Unitárias
Produto
Químico
Intermediário Final
3
4. Classificação
Produtos inorgânicos
Produtos químicos Produtos orgânicos
de uso industrial
Resinas e elastômeros
Produtos e preparados
químicos diversos
4
5. Classificação
Produtos farmacêuticos
Higiene pessoal,
perfumaria e
cosméticos
Adubos e fertilizantes
Produtos químicos
Sabões, detergentes e de uso final
produtos de limpeza
Defensivos agrícolas
Tintas, esmaltes e
vernizes
5
6. Processo Químico
Classificação
• Como é classificada o segmento das
Industrias Químicas pelas entidades de
regulação ?
• Por Atividade análise estatística e
econômicas
• Por Produto adotadas para efeitos
tributários
6
7. Processo Químico
Classificação
• No Brasil
• Por Atividade CNAE (IBGE)
• Por Produto NCM (Mercosul)
7
8. Processo Químico
Classificação
• Charles Kline - 1976
• Commodities
• Pseudocommodities
• produtos de química fina
• especialidades químicas
8
9. Processo Químico
Classificação
• Commodities
• produzidas em larga escala
• frequentemente a partir de matéria prima
cativa
• poucos clientes (mercado concentrado)
• Ex.: amônia, ácido sulfúrico, eteno, metanol e
gases industriais
9
10. Processo Químico
Classificação
• Pseudocommodities
• produtos diferenciados
• produzidos em larga escala
• diferenciam-se das commodities por serem
vendidos a partir de especificações de sua
composição química, mas por especificação de
desempenho
• Ex.: Resinas termoplásticas, fibras sintéticas,
elastômeros, etc
10
11. Processo Químico
Classificação
• Produtos de Química Fina
• não são diferenciados e não são patenteados
• são produzidos em pequenas escala (vendidos
para um pequeno número de clientes)
• menor volume maior valor agregado
• Ex.: ácido
acetilsalicílico, sacarina, aromatizantes e
fármacos, etc
11
12. Processo Químico
Classificação
• Especialidades Químicas
• produtos diferenciados
• fabricados em pequenas quantidades,
geralmente a partir de matéria prima de
terceiros
• atende a finalidade especificas de clientes
• atendem um número grande de clientes que
compram pequenas quantidades
• Ex.: catalisadores, corantes, enzimas, aditivos
em geral, etc 12
13. Produção Mundial
• 70.000 produtos químicos
• U$ 1,67 trilhões
• EUA + Europa Oc. + Japão 68%
Am. Outros % Europa
Latina 5.9% Or.
5.9% 3.4%
Japão EUA
13.1% 27.6%
Asia Europa
17.2% Oc
26.9%
• Fonte: American Chemistry Council (2000) 13
14. Nos EUA
• U$ 674 bilhões (1º. ranking) - 2009
Farmaceutica
% Petroquimica
Prod. Limpeza
1.5%
21.0% 26.1%
Plásticos
1.4% Tintas
1.5% inorgânicos
2.7% 12.4%
agroquímico
fibras sinteticas
3.1% corantes e pegmentos
9.8% 11.8%
borachas sinteticas
4.4%
gases industriais
4.2%
outros
• Fonte: American Chemistry Council (2000) 14
15. Na Europa Ocidental
• U$ 616 bilhões (A, F, I, RU e H) - 2009
Farmaceutica
% Petroquimica
1.5%
Prod. Limpeza
1.0% 13.6%
2.7% 28.0%
Plásticos
Tintas
2.2%
inorgânicos
2.9%
agroquímico
4.1% 7.0%
14.5% fibras sinteticas
corantes e pegmentos
14.6%
8.0% borachas sinteticas
gases industriais
outros
• Fonte: American Chemistry Council (2000) 15
20. Ranking da indústria
química mundial
Faturamento líquido - 2009 em US$ bilhões
Estados Unidos 674
China 635
Japão 286
Alemanha 213
França 135
Itália 105
Coréia 104
8ª posição Brasil 103
Reino Unido 97
Índia 93
Holanda 66
21. Brasil
É um grande exportador e
importador de produtos químicos
24. PIB da indústria de transformação
Alim entos e bebidas 16,60
Coque, refino, com bustíveis nucleares e álcool 12,40
Produtos quím icos 11,20
Veículos autom otores, reboques e carrocerias 9,30
Metalurgia básica 8,40
Máquinas e equipam entos 6,70
Produtos de m etal (exc.m áquinas e equipam .) 4,10
Celulose, papel e produtos de papel 3,60
Artigos de borracha e plástico 3,60
Produtos de m inerais não-m etálicos 3,30
Edição, im pressão e reprodução de gravações 3,00
Máquinas, aparelhos e m ateriais elétricos 2,60 Produtos químicos:
Produtos têxteis 2,00 3ª maior participação no
Material eletrônico e de aparelhos e equipam .com un. 1,90 PIB industrial
Móveis e indústrias diversas 1,80
Prep./artefatos de couro, artigos de viagem e calçados 1,70
Outras indústrias 7,90
Fonte: IBGE – PIA Empresas
Unidade de investigação: Unidade local industrial
(base: 2007)
25. Participação no PIB
Em 2008, o setor químico respondeu
por 3,1% do Produto Interno
Bruto (PIB) do Brasil.
26. INDÚSTRIA QUÍMICA BRASILEIRA
Participação % no PIB
3,6
3,3 3,3
3,0 3,0 3,0 3,0
2,8
2,7
2,5 2,6
2,1 2,0 2,1 2,1
95 96 97 98 99 00. 01. 02. 03. 04. 05. 06. 07. 08. 09.
Nota: Admitindo-se que o valor agregado, em média, seja de 40%
Fonte: ABIQUIM.
27. PRODUTOS QUÍMICOS DE USO
INDUSTRIAL
Fonte: ABIQUIM
Distribuição das plantas
4
7 1 10 =2
=7
3 = 16
1.056 = Total de =6
fábricas de 67 =4
produtos
químicos de uso 68
industrial 9 Nordeste = 116
2 =6 Sudeste = 751
cadastradas no
Guia da Indústria Sul = 167
56 602 = 75
Química
Brasileira
= 37
74
28. Projetos de investimento
Produtos químicos de uso industrial
(US$ bilhões)
3,50 3,70 4,50 4,70 4,10
3,00
Total de investimentos de 2008 a 2014
US$ 24,9 bilhões 1,40
até 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Fonte: ABIQUIM.
30. Processos
Esquema Básico
Ar, Água, Vapor
Energia Emissões
Catalisador gasosas
Produtos
Insumos e
matéria primas Sub produtos
Resíduos sólidos
Resíduos líquidos
reciclado Resíduos
reutilizáveis
30
31. Processos
Classificação dos Processos (em relação ao modo
operacional):
Processo Contínuo – um processo no qual a massa de
alimentação e os produtos fluem continuamente
enquanto dura o processo.
1. Processo Descontínuo (Batelada) - um processo no
qual a massa não é adicionada nem removida do
processo durante a sua operação
2. Processo Semi-contínuo - um processo no qual há
entrada de massa, mas o produto não é removido
durante o a operação
31
32. Exercício
Dê 03 exemplos de processos químicos industrias
que operam no regime contínuo e descontínuo
cada, e cite quais as principais vantagens e
desvantagens de cada um:
32
33. Processos Químicos
Projeto e implantação
• O que é um Fluxogramas (Flow-Sheet):
• Definição: É a representação gráfica simplificada
por meio de figuras e letras, de estruturas e do
funcionamento de instalações de processamento
• Seqüência coordenada das conversões químicas e
das operações unitárias, expondo os aspectos
básicos do processo químico.
• Indica pontos de entrada de matérias-primas e de
utilidades e os pontos de retirada dos produtos e
subprodutos.
33
34. Processos Químicos
Projeto e implantação
• Quais são os tipos de Fluxogramas (Flow-Sheet) ?
a) Fluxogramas de Bloco (block flow diagrams –
BFD)
b) Fluxogramas de Processos (process flow
diagram – PFD)
c) Fluxogramas de tubulação e instrumentação
(pipping and instrumentation diagram – P&ID):
34
35. Processos Químicos
Fluxogramas Blocos
• 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.
TRATAMENTO REAÇÃO SEPARAÇÃO PURIFICAÇÃO
35
37. Processos Químicos
Fluxogramas Blocos
• 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.
37
40. Processos Químicos
Fluxograma Processo
• Contém toda informação necessária para os
balanços material e de energia do processo.
• Informações adicionais: pressão das correntes,
capacidade dos equipamentos e principais
controles.
• Um fluxograma de processo mostra as relações
entre os principais componentes no sistema. Ele
também tabula os valores projetados para o
processo dos componentes nos diferentes modos
de operação, tipicamente mínimo, normal e
máximo.
40
58. Processos Químicos
Fluxograma Tub./Instr.
• 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).
• Este fluxogramas mostram toda a tubulação incluindo
a seqüência física de ramificações, redutores,
válvulas, equipamentos, instrumentação e controles
intertravados.
• Estes fluxogramas são usados para operar o
processo de produção.
60
60. Processos Químicos
Fluxograma Tub./Instr.
Um FTI deve incluir:
• Instrumentação e designações
• Equipamentos mecânicos com nomes e números
• Todas as válvulas e suas identificações
• Processo de tubulação, tamanhos e identificação
• Micelânea: ventilação, drenagem, amostragem, redutores,
aumentadores
• Direção dos fluxos
• Referencias das interconexões
• Controles de inputs, outputs e intertravamento
• Sistemas de controle computadorizados
• Identificação dos componentes e subsistemas entregues
por outros
• Seqüencia física dos equipamentos
62
64. Exercício 1
1. Elabore um fluxograma que comtemple as
necessidades listas abaixo:
• Reator (R1) com condição de receber por
tubulação matéria primas líquidas, sólidas e
condição de refluxo
• Reator (R2) com condição de refluxo e
destilação.
• Condição de transferência R1 - R2 ou
recirculação R1 - R2 passando por um filtro (F1).
66
65. Exercício 2
2. Elabore um fluxograma que comtemple as
necessidades listas abaixo:
• Represente um processo onde temos 2 reatores
batelada. No 1º. (R1) existe condição de refluxo e há
como se transferir por bombeamento, o meio reacional
para o reator (R2).
• Elabore um fluxograma que comtemple um reator com
condição de alimentação de MP líquidas e sólidas. No
processo há necessidade de refluxo e destilação
• Represente um processo que comtemple um reator
com condições de refluxo e condições de
transferência, por filtração, para um tanque de
estocagem
67
66. Na Próxima Aula Veremos ...
Processo Químico
• Otimização de Processos Químicos
• Equipamentos de Processos
Químicos
• Apresentação - Estudos de Casos