C FLUXOGRAMAS QUALITATIVOS

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PROJETO DO PROCESSO 
 
 Uma vez que os estudos de mercado realizados apontam a viabilidade 
do projeto, inicia-se o planejamento e projeto do processo produtivo. Dentro 
desta etapa, define-se qualitativamente o processo, a partir da entrada de 
matérias-primas, insumos, complementos e implementos; e da saída de 
produtos e de resíduos. 
 O processo de produção do hidrogênio se dá pela reforma do metano 
presente no gás natural, reagindo-o com vapor d’água para formar hidrogênio, 
tendo-se duas etapas de geração de hidrogênio. A produção do hélio se dá 
pela destilação criogênica do gás natural, retirando-se o hélio da corrente de 
alimentação. 
 Em uma planta de produção de hidrogênio e hélio, os processos 
empregados se utilizam da mesma matéria-prima: o gás natural. O processo 
produtivo de ambos, entretanto, empregam insumos diferentes. Na produção 
de gás hidrogênio, o principal insumo é o vapor d’água, empregado na reação 
de reforma, tendo-se ainda como complementos os recheios catalíticos dos 
leitos e as soluções para purificação. Na produção de gás hélio, não se tem 
insumos diretos participando do processo de produção, uma vez que o hélio é 
extraído da corrente de gás natural. Como complementos do processo, tem-se 
os recheios catalíticos e as substâncias empregadas na purificação das 
correntes de hélio no processo. 
 Como resíduos, os processos produtivos apresentam os demais gases 
presentes na corrente de gás natural, tais como nitrogênio e gás carbônico; 
reagentes não convertidos, como o vapor d’água; e enxofre elementar na forma 
sólida, precipitado no processo de purificação. A Figura 5 indica o fluxograma 
geral para a produção de hélio e hidrogênio. 
 
 
Figura 5: Fluxograma geral da produção de hélio e hidrogênio. 
 
 Pode-se dividir o processo produtivo da indústria de hélio e hidrogênio 
em cinco etapas globais. Estas etapas envolvem a recepção da matéria-prima; 
o pré-tratamento e purificação da mesma; o processo produtivo principal, no 
qual há a conversão em produto; a finalização e acabamento do produto; e a 
embalagem, acondicionamento e expedição do produto final. A Figura 6 indica 
o fluxograma das etapas globais do processo produtivo. 
 
 
Figura 6: Fluxograma das etapas globais do processo produtivo de hidrogênio e 
hélio. 
 
 Dentro de cada etapa global, tem-se etapas individuais, pelas quais o 
gás natural passa até ser convertido em produtos, juntando-se os insumos e 
complementos em determinadas etapas. Na etapa global de recepção, o gás 
natural recepcionado via gasoduto passa por instrumentos de medida de 
vazão, para controle do processo, passando então pelo controle de qualidade, 
assim como os insumos e complementos. Antes de seguir no processo, tem-se 
o armazenamento em tanques-pulmão. 
 Na etapa de preparação e purificação, tem-se a retirada de 
componentes como o gás carbônico, o vapor d’água e os hidrocarbonetos mais 
pesados. Aqui, emprega-se tanto recheios catalíticos em leito fixo quanto a 
etanolamina em torres de absorção. Após essa etapa, os rejeitos do processo 
são direcionados à expedição, enquanto que a corrente purificada é 
armazenada em outro tanque-pulmão. 
 Dentro do processo produtivo principal, a produção do hélio ocorre antes 
que a do hidrogênio. A destilação criogênica separa uma corrente crua de hélio 
de outra contendo metano e nitrogênio. Enquanto que a corrente de hélio 
segue para a purificação final, a corrente de metano vai para a produção de 
hidrogênio. Antes de ser convertida em hidrogênio, a corrente passa por uma 
retirada de enxofre, empregando-se soluções alcalinas, que é precipitado e 
expedido. O metano então sofre reforma ao misturar-se com vapor d’água, 
produzindo hidrogênio ao final do processo. 
 Ambas as correntes, tanto de hélio como a de hidrogênio, passam pela 
finalização e acabamento para serem purificadas, retirando as impurezas finais, 
tais como reagentes não convertidos, gás de síntese e demais componentes 
não interessantes ao processo. Por fim, pode-se armazenar ambos os gases 
tanto em tanques pressurizados quanto podem ser escoados diretamente por 
gasodutos. A Figura 7 demonstra o processo produtivo de hélio de hidrogênio 
de forma detalhada. 
 
 
Figura 7: Fluxograma qualitativo detalhado do processo produtivo de hidrogênio 
e hélio. 
 
 Considerando-se cada etapa, o fluxograma da Figura 8 detalha o 
processo produtivo a partir dos equipamentos empregados. Pode-se perceber 
que a maioria dos equipamentos estão na etapa principal do processo 
produtivo, uma vez que o mesmo é complexo e envolve diversas operações 
unitárias para a produção de hélio e hidrogênio. 
 Destaca-se na reforma do metano o emprego de dois equipamentos, 
para ter-se duas gerações. A primeira é por meio de um reator tubular 
aquecido, que segue para um leito catalítico, dessa forma aumentando a 
conversão em hidrogênio. Também destaca-se as duas colunas de destilação 
criogênica do hélio, sendo uma de alta pressão e outra de baixa pressão, para 
aumentar a eficiência na retirada de hélio. 
 
Figura 8: Fluxograma detalhado dos equipamentos no processo produtivo de 
hélio e hidrogênio.