Processo quimico

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PROCESSO QUÍMICO
ENGENHARIA QUÍMICA
Conceitos básicos da Engenharia Química.
• Engenharia Química: É o ramo da Engenharia envolvido com 
processos, em que as matérias-primas sofrem modificações na 
sua composição, conteúdo energético ou estado físico, por meio 
de processamento, no qual os produtos resultantes venham a 
atender a um determinado fim.
• Numa definição mais formal, dada pelo American Institute of Chemical
Engineers (AIChe), “Engenharia Química é a área/profissão que 
dedica-se à concepção, desenvolvimento, dimensionamento, 
melhoramento e aplicação dos Processos e dos seus Produtos. Neste 
âmbito inclui-se a análise econômica, dimensionamento, construção, 
operação, controle e gestão das Unidades Industriais que concretizam 
esses Processos, assim como a investigação e formação nesses 
domínios”.
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
Processo Químico é um conjunto de etapas, na transformação de uma 
dada matéria-prima em um ou mais bens de consumo, que envolvem 
alterações na composição química e/ou alterações físicas no material 
que está sendo preparado, ou separado ou purificado.
Conceitos básicos da Engenharia Química.
Matérias-
Primas
Etapas de 
Tratamento
Físico
Etapas de 
Tratamento
Químico
Etapas de 
Tratamento
Físico
Produtos
PROCESSO QUÍMICO
• Processo Descontínuo (Batelada) Um processo industrial que 
prioritariamente programa curtos ciclos de produção de produtos. As 
condições de operação variam com o tempo (regime transiente); 
equipamentos de menor porte; processamento de uma pequena 
quantidade de material comparado com o processo contínuo. 
• Processamento contínuo: Processo no qual as interrupções são 
mínimas em qualquer corrida de produção ou entre corridas de 
produção de produtos que exibam características de processo, tais 
como líquidos, fibras, pulverizados, gases. É um processo mais caro, 
e precisa de um alto investimento inicial. Apresentam equipamentos 
maiores e tecnologia mais avançada. As condições de operação não 
variam com o tempo. Apresenta conversões mais altas do que o 
processo descontínuo. 
Conceitos básicos da Engenharia Química.
Engenharia Química
Conceitos básicos da Engenharia Química.
Balanço Material: Equação do Balanço de massa ou da conservação da 
massa.
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO QUÍMICO
A indústria química recebe a (as) matéria (as) 
prima (as) e gera produtos; a matéria prima 
pode ser separada em frações (sem sofrer
transformação química) ou em outros produtos
(sofrendo transformação química).
PROCESSO QUÍMICO
A indústria química recebe a (as) matéria (as) 
prima (as) e gera produtos; a matéria prima 
pode ser separada em frações (sem sofrer
transformação química) ou em outros produtos
(sofrendo transformação química).
PROCESSO QUÍMICO
O PROCESSO QUÍMICO COMPREENDE 
VÁRIAS ETAPAS:
•PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS
•REAÇÕES QUÍMICAS
•PURIFICAÇÃO DO PRODUTO
•PRODUTO FINAL
PROCESSO QUÍMICO
PROCESSO CONTÍNUO E PROCESSO DESCONTÍNUO
Processo Contínuo:
Fluxo constante de matérias-primas e de produtos
em todos os equipamentos.
Processo Descontínuo (por batelada):
Um equipamento é carregado com as matérias-
primas, a operação ou a conversão ocorrem após
um tempo determinado, quando então o produto é
descarregado.
PROCESSO CONTÍNUO E PROCESSO DESCONTÍNUO
O processo contínuo exige uma instrumentação de 
processo mais complexa, que não somente registre, 
mas também controle as variáveis do processo 
(temperatura, vazão, pressão...).
É necessário controlar os desvios e corrigi-los 
rapidamente.
Controle informatizado do processo.
Custos são altos para pequenas produções mas se 
diluem para grandes produções.
PROCESSO CONTÍNUO E PROCESSO DESCONTÍNUO
O processo descontínuo é utilizado quando o volume 
de produção é pequeno, quando o custo de produção 
é mais favorável que o do processo contínuo ou 
quando condições de segurança são fundamentais.
ESCOAMENTO PARALELO E CONTRACORRENTE
Escoamento paralelo e contracorrente. 
Em muitas operações de transferência de massa ou de energia é necessário colocar em 
contato duas correntes de fluidos, seja diretamente – no caso de transferência de massa 
– ou indiretamente no caso de transferência de energia- para que ocorra a modificação 
desejada. A transferência pode ser realizada com as duas correntes escoando na mesma 
direção ou em direções contrárias. Quando o escoamento ocorre com os fluidos na 
mesma direção diz-se que o escoamento é em paralelo, e quando em direções contrárias 
diz-se que é em contracorrente (é o mais usual, pois se consegue uma transferência de 
massa ou energia muito maior do que em escoamento em paralelo). 
 
 
PROCESSO QUÍMICO (Processo de Produção de Amônia)
– Conceituação das Principais Operações unitárias da Ind.Química
• Definição Operações Unitárias
• Tipos de Op.Unitárias:
• Mecânicas
• Transferência Calor
• Transferência de Massa
• Principais Aplicações na Indústria
Definição Operações Unitárias 
• Em 1915, Arthur Little estabeleceu o conceito de "operação unitária", 
segundo o qual um processo químico seria dividido em uma série de 
etapas que podem incluir: transferência de massa, transporte de 
sólidos e líquidos, destilação, filtração, cristalização, evaporação, 
secagem, etc. Cada uma das etapas seqüenciais numa linha de 
produção industrial é, portanto, uma operaoperaçção unitão unitááriaria. O conjunto 
de todas as etapas, compõe um processo unitário.
• Portanto, , OperaOperaçções Unitões Unitááriasrias são seqsão seqüüências de operaências de operaçções ões 
ffíísicas necesssicas necessáárias rias àà viabilizaviabilizaçção econômica de um processo ão econômica de um processo 
ququíímico.mico.
Tipos de Operãções Unitárias - Mecânicas 
•• OperaOperaçções Unitões Unitáárias Mecânicasrias Mecânicas
– São as operações de transporte e separação de fluidos.
– Conceitos de Mecânica dos Fluidos
•• DefiniDefiniçção de fluidoão de fluido: É uma substância, que ao ser submetida à
uma tensão de cisalhamento, ao invés de deformar-se como um 
sólido, escoa. São basicamente, líquidos, gases e partículas 
fluidizadas.
• Para o estudo das operações de transporte e separação de 
fluidos, é importante o estudo de mecânica dos fluidosmecânica dos fluidos, ou seja, 
o comportamento desses fluidos quando submetidos a ação de 
uma força.
• Características dos fluidos mais importantes para o 
dimensionamento de equipamentos e processos: viscosidade e 
pressão
Tipos de Operãções Unitárias - Mecânicas 
•• OperaOperaçções Unitões Unitáárias Mecânicasrias Mecânicas
– São as operações de transporte e separação de fluidos.
• Transporte e Armazenamento Fluidos
–– BombasBombas
» Centrífugas(rotor)
» Deslocamento Positivo (pistão): aplicação nas ind. farmacêutica 
e alimentos
– Válvulas (controle e bloqueio)
– Tubulações
– Medidores de Vazão
– Vasos Pressurizados
• Separação Fluidos
– Centrifugação (aplicação principal: ind.laticínios – separação leite e 
nata)
– Filtração (sólido/líquido)
Tipos de Operãções Unitárias - Mecânicas 
•• BombasBombas
– Cálculo de uma bomba:
• Altura manométrica (AMT): Diferença entre a pressão 
de descarga e pressão de sucção. É função da altura 
que se deseja levar o fluido, da perda de carga na 
tubulação e na pressão que se deseja levar o fluido.
– Seleção do material:
• Dependendo da aplicação e do tipo de fluido (aço 
carbono, aço inox, etc.)
Exemplo: Manual KSB
Tipos de Operãções Unitárias - Transferênciade Calor
•• OperaOperaçções Unitões Unitáárias de Transferência de Calorrias de Transferência de Calor
– São as operações de troca térmica entre fluidos.
– Conceitos de Troca de Calor
• Mecanismos de troca de calor
– Condução – contato entre dois corpos
– Convecção – Mistura de fluidos
– Radiação – ondas de calor
– Principais equipamentos de Transf.Calor:
• Trocadores de Calor
• Evaporadores – concentração de soluções, retirando 
solvente. Exs.: suco de laranja, licor negro na 
fabricação celulose
Tipos de Operãções Unitárias - Transferência de Calor
•• Trocadores de CalorTrocadores de Calor
– Trocador de calor ou Permutador de Calor é o dispositivo que efetua a 
transferência de calor de um fluido para outro. 
– Conforme o serviço os trocadores podem exibir designações especiais:
Condensador; Vaporizador; Refervedor ; Aquecedor; Resfriador;
– A transferência de calor pode se efetuar de quatro maneiras principais: 
• pela mistura dos fluidos; 
• pelo contato entre os fluidos; 
• com armazenagem intermediária; e 
• através de um parede que separa os fluidos quente e frio.
– Principais tipos de trocadores de calor:
• Casco e Tubos (mais comum na indústria – boa rel.custo/benefício)
• Duplo Tubos (menor eficiência)
• Placas (Necessidade de maior área de troca – Ind. Alimentos)
Tipos de Operãções Unitárias - Transferência de Calor
•• Dimensionamento de Trocadores de Calor :Dimensionamento de Trocadores de Calor :
– Parâmetros importantes:
• Temperaturas (T1 e T2)
• Tipos dos fluidos e características térmicas (cp) e físicas 
(viscosidade, densidade)
– Carga térmica – Q=m.cp.∆T
• Cálculo do U (coef. troca térmica)
– Função das vazões de escoamento, propriedades físico-químicas dos 
fluidos (densidade, cp) e do diâmetro/àrea escoamento.
• Área de troca térmica (A)
– Q= U.A.LMTD LMTD = (DQ – DF)/ ln (DQ/DF)
LMTD= diferença de temperatura média logarítmica
Tipos de Operãções Unitárias - Transferência de Calor
•• Trocadores de CalorTrocadores de Calor
• Exemplos: 
– Casco e tubos
Tipos de Operãções Unitárias - Transferência de Calor
•• Trocadores de CalorTrocadores de Calor
• Exemplos: 
– Placas
Tipos de Operãções Unitárias - Transferência de Massa
•• OperaOperaçções Unitões Unitáárias de Transferência de Massarias de Transferência de Massa
– São as operações de separação de fluidos miscíveis
– Conceitos de Físico-Química:
• Propriedades das soluções – principalmente diferenças 
de Pontos de Ebulição
• Diagramas temperatura-composição
– Principais operações de transf.massa:
• Destilação
• Absorção – soluções líquido/gás. Ex.: Processo de 
desasfaltação em refinação de petróleo – extração com 
GLP de componentes voláteis de resíduo de 
destilação.
Tipos de Operãções Unitárias - Transferência de Massa
•• DestilaDestilaççãoão
– Processo separação dos componentes de uma mistura, 
baseado na diferença de pontos de ebulição de seus 
componentes.
– Equipamento utilizado: Colunas de Destilação
– Principais parâmetros para projeto de colunas:
• Vazões fluidos
• Composição produtos (topo/fundo)
• Propriedades físico-químicas (Ponto ebulição, Curvas 
equilíbrio líquido vapor)
• Calcula-se diâmetro da coluna e nºestágios
Tipos de Operãções Unitárias - Transferência de Massa
Tipos de Operãções Unitárias - Transferência de Massa
•• DestilaDestilaççãoão
– Exemplo 2:
• Shreve, N. e Brink, J. - Indústrias de Processos Químicos -
4ªedição, Ed.LTC
• Perry,R. e Chilton, C. – Chemical Engineer´s Handbook, 5th 
Ed., Ed.McGraw-Hill
• Brasil, N. I.- Introdução a Engenharia Química- Editora 
Interciência.
Bibliografia