Processos Químicos II UERJ - parte 2.1

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO 
 
Ana Maria Furtado 
Parte 2.1 Fluxogramas de Processos 
Químicos 
Design de Processos 
Químicos 
ANATOMIA DO PROCESSO QUÍMICO 
Fatores considerados 
na seleção do Processo 
 
 Patente. 
 Segurança e Meio ambiente. 
 Restrições impostas por Lei. 
 Experiência e Confiabilidade. 
 
 “Se um processo é amplamente adotado por 
muitas empresas, então é provável que seja 
fácil de aplicar numa nova planta.” 
“Uma tecnologia que só foi construída uma ou 
duas vezes ainda pode ter problemas e 
portanto, ser de difícil implementação”. 
Renovação/modificação 
(Revamp) e Modernização 
(Retrofit) de plantas existentes 
• Requer acesso a uma planta operacional, aos 
respectivos dados de processo e as metas 
que deverão ser atingidas. 
• Motivos para fazer o Revamp/Retrofit: 
 Eliminar gargalos. 
 Mudança de matéria-prima 
 Implantação de novos produtos 
 Aumento de capacidade, rendimento etc. 
 Redução de custo operacional 
 Atendimento a legislações de segurança e 
ambiental 
 
 
Fluxograma 
Definições encontradas na literatura: 
 
“É uma representação gráfica feita por meio de figuras, letras e 
palavras da estrutura, instalações e sequência de funcionamento de 
um processo”. 
 
“Indica pontos de entrada de matérias-primas e da energia necessária 
e os pontos de retirada dos produtos e subprodutos”. 
 
“São desenhos esquemáticos, sem escala, que mostram todo 
um sistema constituído por vários equipamentos”. 
 
Processo Químico 
Importância: 
 Modo eficiente de comunicação – O visual facilita o 
entendimento. 
 Ferramenta utilizada na concepção de um projeto. 
 Auxilia o desenvolvimento de balanços de massa e energia, 
planejamento de recuperação e aproveitamento de energia. 
 Treinamento de operadores. 
 Gerenciamento da qualidade, entre outros motivos. 
 
Fluxograma de Processo 
Os três principais tipos de fluxogramas usados para 
descrever os processo químicos são: 
 
 Fluxograma ou Diagrama de Blocos 
(Block Flow Diagram – BFD) 
 Diagrama de Fluxo de Processo 
(Process Flow Diagram – PFD) 
 Diagrama Tubulação e Instrumentação 
(Pipping and Instrumentation Diagram – P&ID) 
c
o
m
p
le
x
id
a
d
e
 
Fluxograma de Processo 
Exemplos de normas que descrevem os critérios para elaboração 
de fluxogramas 
 ISO 10628: Flow Diagrams For Process Plants - General 
Rules. 
 ANSI Y32.11: Graphical Symbols For Process Flow Diagrams. 
 SAA AS 1109: Graphical Symbols For Process Flow Diagrams 
For The Food Industry. 
 Petrobras N-58: Símbolos Gráficos para Fluxogramas de 
Processo e de Engenharia. 
 Petrobras N-381 - Execução de Desenho e Outros 
Documentos Técnicos em Geral. 
 Petrobras N-1521 - Identificação de Equipamentos Industriais. 
Fluxograma de Processo 
Fluxograma ou Diagrama de Blocos 
Fluxograma ou Diagrama de Blocos 
“Consiste em uma série de blocos que representam equipamentos 
ou operações unitárias e que são conectados por correntes de 
entrada e saída”. 
 Parâmetros de processo (T, P, vazão, composição, conversão 
etc.) são adicionadas ao fluxograma. Detalhes dos equipamentos 
não são incluídos”. 
Fluxograma ou Diagrama de Blocos 
Descrição do processo: Tolueno em excesso e hidrogênio são convertidos em 
um reator para produzir benzeno e metano. A reação não é completa. Os gases 
não condensáveis são separados e descartados. Benzeno e tolueno são 
separados por destilação. O tolueno é reciclado ao reator e o benzeno é 
removido como produto. 
Produção de Benzeno via hidrodealquilação de Tolueno 
Fluxograma ou Diagrama de Blocos 
Fluxograma ou Diagrama de Blocos 
Observações: 
 É o ponto de partida para elaboração do PFD. 
 Utilizado na concepção/descrever o desenvolvimento de 
processos/produtos (escala bancada/piloto). 
 Apresenta uma visão geral do processo, porém limitada. 
 Utilizado em marketing/treinamento/relatórios etc. 
 Finalidade didática. 
 
Fluxograma ou Diagrama de Blocos 
“Recomendações” para elaboração de um fluxograma de blocos: 
 
1. Operações/processos unitários (misturadores, separadores, reatores, 
colunas de destilação etc.) são usualmente denotados por um bloco 
simples ou retângulo. As operações unitárias devem ser rotuladas. 
2. Correntes de fluxo (massa e energia) do processo são representadas 
por linhas retas que podem ser horizontais ou verticais. A direção 
do fluxo deve ser indicada por setas. 
3. Quando possível, o diagrama deve ser arrumado de modo que o 
fluxo material ocorra da esquerda para a direita. 
Fluxograma ou Diagrama de Blocos 
“Recomendações” para elaboração de um fluxograma de blocos: 
 
4. Correntes leves saem pelo cima e as pesadas por baixo. 
5. As vazões e composições das correntes podem ser descritas junto 
às linhas de corrente ou nos retângulos, ou em tabelas separadas 
quando houver muitas informações. 
6. Um balanço simples de massa pode ser fornecido. 
7. Outras informações importantes podem ser fornecidas. 
 
Fluxograma ou Diagrama de Blocos 
“Recomendações” para elaboração de um fluxograma de blocos 
segundo a norma ISO 10628-1: 
 
Fluxograma ou Diagrama de Blocos 
Fluxograma ou Diagrama de Blocos 
Fluxograma ou Diagrama de Blocos 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Definição: 
“Desenho, executado por projetistas de processo, que contém os 
principais equipamentos com os respectivos TAG´s como também 
os parâmetros de processo e as composições”. 
Nota: Para um mesmo processo pode existir sutis diferença no PFD 
executado por duas diferentes empresas. 
 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Observação: 
 O PFD é um documento complexo que deve ser completo, 
elaborado de modo organizado, visando o fácil entendimento 
de modo a evitar erros técnicos, de apresentação e de 
interpretação! 
Exemplos: 
 Usar tamanho de folha adequado ao diagrama. 
 Usar tamanho de fonte que permita a leitura. 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Produção de Benzeno via hidrodealquilação de Tolueno 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
 “Regras” utilizadas na elaboração do PFD 
 
 Todos os equipamentos principais do processo são 
representados no diagrama por um “símbolo gráfico” 
específico. 
 
 Cada equipamento terá um número exclusivo e um 
nome descritivo. 
 
 Todas as correntes do processo serão mostradas e 
identificadas por um número. 
 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
 Parâmetros do processo (ex: T/P, vazão etc), a 
composição química de cada corrente e dados do 
equipamento (ex: função, altura/largura, orientação, 
recheio, material de construção etc) devem ser 
incluídos. Estes dados podem ser mostrados diretamente 
no PFD ou em tabelas. 
 
 Todas as utilidades fornecidas aos equipamentos 
principais e que desempenham uma função no processo 
devem ser incluídas. 
 
 
 Malhas de controle básico, ilustrando a estratégia de 
controle usada para operar o processo em condições 
normais de operação, também devem ser mostradas. 
Todos os equipamentos principais 
do processo são representados 
por um “símbolo gráfico” 
especifico. 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Cada equipamento possui um “símbolo gráfico” específico (podem 
sofrer pequenas variações dependendo da empresa responsável pela 
confecção do PFD). 
EXEMPLOS: 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Exemplos desímbolos utilizados para representar 
reatores, vasos, misturadores e tanques 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Exemplos de símbolos que representam equipamentos 
de transferência de calor 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Exemplos de símbolos que representam equipamentos 
utilizados no transporte de fluidos 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Bombas 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Exemplos de símbolos que representam equipamentos 
utilizados no manuseio e transporte de sólidos 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Transporte de sólidos 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Transporte de sólidos 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Cada equipamento tem número 
exclusivo e um nome descritivo. 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Numeração do equipamento 
Formato Geral: XX-YZZ A/B 
 
XX: Letras que identificam a classe do 
equipamento. C – Compressor ou turbina 
E – Trocador de calor 
H – Aquecedor a chama direta 
P – Bomba 
R – Reator 
T – Torre 
TK – Tanque de armazenagem 
V – Vaso 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Numeração do equipamento 
 
Formato Geral: XX-YZZ A/B 
 
Y: é a área de processo na planta. 
ZZ: é o número de designação de cada item 
dentro da classe de equipamento (01-99). 
A/B: identifica unidades paralelas ou unidades 
reserva não mostradas no PFD 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Exemplo: 
Equipamento P-102 A/B 
 
 
P-102 A/B: O equipamento é uma bomba 
 
P-102 A/B: Bomba de número 02 na área de processo 
100, que neste exemplo é o processo de fabricação do 
benzeno 
 
P-102 A/B: Indica que existe uma bomba reserva 
instalada, ou seja, há duas bombas idênticas P-102A e 
P-102B. Uma bomba estará em operação enquanto a 
segunda ficará parada. 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Numeração do equipamento (OUTRO EXEMPLO) 
 
Formato Geral: XX-YYZZZ A/B 
XX: Letras que identificam a classe do 
equipamento. C – Compressor ou turbina 
E – Trocador de calor 
H – Aquecedor a chama direta 
P – Bomba 
R – Reator 
T – Torre 
TK – Tanque de armazenagem 
V – Vaso 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Numeração do equipamento 
 
Formato Geral: XX-YYZZZ A/B 
 
YY: é a área de processo na planta. 
ZZZ: é o número de designação de cada item 
dentro da classe de equipamento (001-999). 
A/B: identifica unidades paralelas ou unidades 
reserva não mostradas no PFD 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Exemplo: 
 
Equipamento V-30006 
 
V-30006: O equipamento é um VASO 
 
V-30006: Área de processo 30. 
 
V-30006: vaso de número 6. 
 
 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Todas as correntes do processo serão mostradas e 
identificadas por um número. 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Todas as correntes do processo serão mostradas e 
identificadas por um número. 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Correntes do Processo 
 Identificadas com números. 
 Setas representam a direção do fluxo. 
 Quando possível, começar da esquerda para a direita. 
 Não pode existir linhas cruzando, a não ser quando for 
mistura. 
 
0 0 
ou 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
0 
Parâmetros do processo (ex: T/P, vazão etc), a composição 
química de cada corrente e dados do equipamento devem ser 
incluídos. Estes dados podem ser mostrados diretamente no PFD ou 
em uma tabela em separado. 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Informações sobre as correntes do Processo 
 Temperatura, pressão, composição e vazão etc: no 
próprio fluxograma (adjacente às linhas de corrente) ou em 
uma tabela separada. 
 
NOTA: Tentar manter o fluxograma mais simples possível para 
facilitar a interpretação, no entanto as informações críticas à 
segurança e operação da planta NÃO PODEM SER 
OMITIDAS (ex: T/P do reator, vazões da alimentação e 
produto e T/P que sejam muito superiores ao restante do 
processo) 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Informações sobre as correntes do Processo 
Exemplo: 
NOTA: Colocar a legenda 
no fluxograma 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Nota: Como a reação é exotérmica 
a corrente do efluente do reator 
deve ser monitorada (segurança e 
controle de processo), por isso 
são colocados os Flags de 
temperatura e pressão 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Parâmetros do processo (ex: T/P, vazão etc), a composição 
química de cada corrente e dados do equipamento devem ser 
incluídos. Estes dados podem ser mostrados diretamente no PFD ou 
em uma tabela em separado. 
Informações sobre os equipamentos são 
incluídos e uma tabela separada 
Exemplo: 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Obs: MOC: material de construção: CS: aço carbono 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Informações sobre as correntes do Processo 
 Temperatura, pressão, composição e vazão: 
 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Informações sobre as correntes do Processo 
Continuação: 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Informações sobre os equipamentos 
Continuação: 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Exemplo: parte da Tabela 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Correntes do Processo 
Nota: as correntes das utilidades também são incluídas. 
Exemplos: 
ar comprimido, 
água de resfriamento, 
vapor, 
retorno de condensado, 
gás inerte etc. 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Correntes do Processo 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Malha de Controle - Básico 
Os sistema de controle do reator 
ou dos equipamentos que têm 
maior importância no processo 
devem ser incluídos no PFD. 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
Diagrama de Fluxo de Processo - PFD 
V-104: existe um controlador de 
nível que manda um sinal 
pneumático para a válvula. 
Fluxogramas de tubulação e instrumentação 
P&ID 
Produção de Benzeno via hidrodealquilação de Tolueno 
P&ID 
 
 Contém toda informação do processo necessária para o 
planejamento do inicio da construção e operação da planta. 
 Normalmente o P&ID contém os aspectos mecânicos da planta. 
 Equipamentos: Unidades reservas, unidades paralelas, 
sumário detalhado de cada unidade. 
 Tubulação: tamanho, espessura (Schedule), material de 
construção, isolamento (tipo e espessura) 
 Instrumentação: Indicadores, registros, controladores e 
respectivas linhas 
 Utilidades: entradas, saídas e rejeitos 
P&ID