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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E ENGENHARIAS - CCAE - UFES
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA RURAL
ENGENHARIA QUÍMICA - BACHARELADO
Disciplina: Administração e Economia
Professor: Jose Franklim Chichorro
Elaboração do Projeto Preliminar de uma Planta Química de Produção de Anidrido Ftálico a partir de O-xileno
Gabriela Araújo Gomes Machado
Lucas Malta Nogueira
Alegre
2017
Resumo
O presente trabalho consiste na determinação do potencial econômico de uma nova unidade de produção de anidrido ftálico a partir do o-xileno puro. A partir de análises e revisões, foi possível a definição do fluxograma, consequentemente, a listagem dos equipamentos e suas respectivas capacidades. Para a avaliação econômica do projeto foi usado o cálculo do valor presente líquido em um horizonte de 06 anos, onde foi avaliado em duas taxas de juros 5%a.a. e 8%a.a. Os resultados obtidos da análise indicaram um cenário positivo para implementação da unidade proposta. 
Introdução
O anidrido ftálico é produzido a partir do o-xileno, sua fórmula química C8H4O3, pode ser conhecida ainda por 2-benzofuran-1,3-dion, sendo esse um composto orgânico cristalino. O anidrido ftálico auxilia na área da agricultura, na catalisação e processamento químico, na síntese química, na indústria alimentar e de auxiliares, na indústria de revestimento, na indústria de corantes para alimentos, papel e tecidos. Além disso é um composto imprescindível para a fabricação de agentes farmacêuticos, fungicidas, herbicidas, inseticidas, acaricidas, pesticidas, pigmentos, clareadores óticos. Tal composto apresenta uma aplicabilidade bem abrangente, atuando também como um importante intermediário químico na indústria de plásticos, a partir dos quais são derivados numerosos ésteres de ftalato, que funcionam como agentes plastificantes em resinas sintéticas, tais como glyptal, as resinas alquídicas, e as resinas de poliéster.
O anidrido ftálico e todos os processos químicos envolvidos na sua produção e consequente aplicação tomam um papel fundamental tanto na economia, como na atividade industrial global. Tendo em conta as suas diversas aplicações, é expectável um crescimento na sua utilização vindo não só de países altamente industrializados como é o caso da China, Estados Unidos e países europeus, mas também países que demonstram um grande ritmo de desenvolvimento como é um exemplo óbvio a Índia (PROJETO FEUP, 2014).
2.	Objetivo
O objetivo desse trabalho é a elaboração de um projeto preliminar de uma planta química de produção de anidrido ftálico 100000 toneladas/ano a partir de o-xileno. Para isso, deve ser feita as etapas de síntese e análise de processos e a análise econômica.
Descrição do processo
O anidrido ftálico é produzido a partir do o-xileno por meio de uma reação a alta temperatura e pressão em um reator de leito fixo. No reator ocorrem outras reações simultâneas a reação de produção do produto principal do processo (anidrido ftálico). Ocorre também a produção de anidrido maleico e a combustão do o-xileno. Essas reações produzem uma alta quantidade de energia, sendo necessária a utilização de um trocador de calor no reator para manter a temperatura do mesmo. Cabe lembrar que os reagentes que são utilizados no processo são adequados as condições ideias do reator (temperatura elevada) com a passagem da corrente de entrada do reator em um forno. Além disso, a corrente de saída do reator passa por um condensador para ocorrer à separação dos gases formados e dos produtos orgânicos formados. A corrente de saída do processo passa por colunas de destilação para ocorrer a separação do produto principal (anidrido ftálico), do reagente (o-xileno) e do subproduto (anidrido maleico). 
Fez-se necessário a avaliação da produção de 100000 toneladas de anidrido ftálico produzidas a partir de o-xileno. As reações envolvidas no processo são:
C8H10 + 3 O2 -> C8H4O3 + 3 H2O
C8H10 + 15/2 O2 -> C8H2O3 + 4 H2O + 2 CO2
C8H10 + 21/2 O2 -> CO2 + H2O
Para estas, as taxas de conversão são de 63, 5 e 7%, respectivamente. 
Figura 1: Fluxograma da produção de anidrido ftálico a partir de o-xileno.
Para cada equipamento do fluxograma foi elaborado um dimensionamento para estimar sua capacidade.
Tabela 1: Resultados obtidos no dimensionamento dos equipamentos.
	Equipamento
	Capacidade utilizada
	Reator
	40 m²
	Torre de destilação 1
	Diâmetro: 4,72 ft; Altura: 76,8 ft; 20 pratos
	Torre de destilação 2
	Diâmetro: 3,35 ft; Altura: 52,34 ft;12 pratos
	Condensador
	7309211,06 kJ/h
	Condensador da torre de destilação 1
	608,714 kg/h de fluido de troca térmica
	Condensador da torre de destilação 2
	10,42 kg/h de fluido de troca térmica
	Trocador de calor 1
	82 m²
	Trocador de calor 2
	62,8 m²
	Forno
	8447289,1kJ/h
3 	Metodologia
O valor presente líquido (VPL) de um projeto de investimento pode ser definido como a soma algébrica dos valores descontados do fluxo de caixa a ele associado. Em outras palavras, é a diferença do valor presente das receitas menos o valor presente dos custos. Assimem que
:
 Rj = valor atual das receitas;
 Cj = valor atual dos custos;
 i = taxa de juros;
 j =período em que as receitas ou os custos ocorrem;
 e n = número de períodos ou duração do projeto.
O projeto que apresenta o VPL maior que zero (positivo) é economicamente viável, sendo considerado o melhor aquele que apresentar maior VPL. Para uso desse método, é necessária a definição de uma taxa de desconto (i). (REZENDE; OLIVEIRA, 2001)
Resultados e Discussão
Neste projeto é realizada uma avaliação econômica que permitiu calcular a viabilidade do projeto de anidrido ftálico.
Esta avaliação foi baseada no cálculo do valor presente líquido abrange os principais custos para a implementação.
Para a estimativa econômica deve-se considerar as estimativas detalhadas que são referentes a proposta de compra dos equipamentos; e as aproximadas que baseiam-se nas dimensões principais dos equipamentos mais importantes e nas estimativas de insumos, matéria prima e utilidades.
Para tal avaliação realizou-se as seguintes considerações:
Valor do dólar: R$ 3,50;
A produção de anidrido ftálico de 100.000 toneladas métricas por ano, de acordo com o calculado na etapa de análise de processo. A produção é intermitente, operando todo ano.
A vazão volumétrica de oxigênio requerida para o processo, acima do LI, é de 7265,81 m³/h, calculada a partir da vazão mássica requerida e da densidade do oxigênio, de 1,33 kg/m³ (Oxigênio Brasil, 2016).
O oxigênio requerido para o processo é proveniente do ar atmosférico, assim a vazão volumétrica de ar de processo requerida, buscando operar acima do LI, é de 32221,504 m³/h, calculada a partir da vazão molar requerida e que o ar encontra-se nas condições normais de temperatura e pressão (273 K e 1 atm) CNTP. Sendo que nessas condições 1 mol de gás ocupa 22,4 L.
Tabela 2: Matérias Primas e utilidades 
	
	Preço (pi)
	Taxa de consumo (qi)
	Custo [$/h]
	 Matéria Prima O-xileno
	805$/ton
	9,931ton/h
	7.994,455
	 Matéria prima Ar para processo
	0,03 $/ft3
	1.130.068,205ft^3/h
	33,90204615
	Tabela 3: Utilidades (Perlingeiro, 2005).
	
	Preço
	Taxa de Consumo
	Custo [$/h]
	Energia Elétrica
	$0,01/Kwh
	4600,4875Kw
	46,0048
	Empregados
	$ 8,93/ h
	15 empregados
	133,95
	Água
	$3,10/dia
	
	$0,129
	
	
	
	
Fonte: Perlingeiro, 2005.
Tabela 4:Outras despesas
	
	
	
	Preço
	Instalação de equipamentos
	
	
	$15.000,00
Fonte: Perlingeiro, 2005.
De acordo com a tabela 1 onde foi calculada a capacidade de cada equipamento, pode-se estimar o custo dos equipamentos.
Tabela 5: Custo dos equipamentos.
	Equipamentos
	Quantidade
	Valor unitário ($)
	Caldeira
	1
	$ 165.604
	Trocador de calor
	3
	$ 41.951
	Condensadores
	3
	$ 19.281
	Reator
	1
	$ 268.502
	Coluna de destilação 11
	$ 42.917
	Coluna de destilação 2
	1
	$ 25.750
	
	
	$ 564.005
Fonte: Equipment costs (2002).
Tabela 6: Custos anuais 
	
	Custos $/ano
	Matéria Prima
	70.328.407,32 
	Energia Elétrica
	403.002,705
	Mão de Obra
	117.302,00 
	Água
	1130,04 
	Instalação Equipamentos
	35.000,00 
	Equipamentos
	564.005,00 
Fonte: Perlingeiro, 2005.
Tabela 7: Receitas
	
	
	Produção anual
	Anidrido Ftálico
	$879/ton
	100.156 ton/ano
	ácido Maleico
	$1543 /ton
	5.514ton/ano
	Total da receita Anual
	
	96.546.865,91$/a
Fonte: Perlingeiro, 2005.
Para o cálculo do VPL, representa o lucro líquido e descontado para um horizonte de seis anos. O Ano 0, foi considerado apenas a instalação dos equipamentos e o preço de cada equipamento, não havendo produção, onde representa o lucro líquido e descontado para um horizonte de sete anos.
Tabela 8: Receitas
	
	Taxa de Juros 5%
	Taxa de Juros 8%
	Custo Ano 0
	$599.000,00
	$599.000,00
	Custo Ano 01
	$70.849.842,065
	$70.849.842,065
	Custo Ano 02
	$70.849.842,065
	$70.849.842,065
	Custo Ano 03
	$70.849.842,065
	$70.849.842,065
	Custo Ano 04
	$70.849.842,065
	$70.849.842,065
	Custo Ano 05
	$70.849.842,065
	$70.849.842,065
	Custo Ano 06
	$70.849.842,065
	$70.849.842,065
	
	$360.210.982,713
	$328.129.295,274
Fonte: Perlingeiro, 2005.
Para o Cálculo das Receitas
	
	Taxa de Juros 5%
	Taxa de Juros 8%
	Receita Ano 0
	$0.00
	$0.00
	Receita Ano 01
	96.546.865,91
	96.546.865,91
	Receita Ano 02
	96.546.865,91
	96.546.865,91
	Receita Ano 03
	96.546.865,91
	96.546.865,91
	Receita Ano 04
	96.546.865,91
	96.546.865,91
	Receita Ano 05
	96.546.865,91
	96.546.865,91
	Receita Ano 06
	96.546.865,91
	96.546.865,91
	
	$490.042.161,419
	$446.324.543,035
Cálculo do VPL
	Taxa de Juros 5%
	Taxa de Juros 8%
	
	
	VPL= $129.831.178,706
	VPL= 118.195.247,761
Conclusões 
O resultado da análise do projeto de viabilidade da implementação de uma indústria de anidrido ftálico pelo método do Valor Presente Líquido (VPL), foi positivo na situação apresentada, e conforme os dados do fluxo de caixa da empresa, então o valor investido será recuperado e haverá um ganho. Podemos ver que na medida em que a taxa de juros aumenta o VPL diminui.
Referências Bibliográficas
EQUIPMENT COSTS (2002). Plant Design and Economics for Chemical Engineers. Disponível em: <http://www.mhhe.com/engcs/chemical/peters/data/ce.html>. Acesso em: 28 de junho de 2017.
INCROPERA, F.P.; DEWITT, D.P. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa. 2008. 6ª edição. LTC - Livros Técnicos e Científicos. Editora S. A. Rio de Janeiro.
PERLINGEIRO, C. A. Engenharia de processos: Análise, simulação, otimização e síntese de processos químicos. Edgard Blücher, 2005.
PROJETO FEUP (2014). Anidrido ftálico. Disponível em: <http://paginas.fe.up.pt/~projfeup/submit_13_14/uploads/relat_MIEQ09.pdf>. Acesso em: 30 de junho de 2016.
REZENDE, J. L. P.; OLIVEIRA, A. D. Análise econômica e social de projetos florestais. Viçosa, MG: Universidade Federal de Viçosa, 2001. 389 p