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Capítulo 4   Síntese de Processos Químicos

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Bibliografia
• Seider, W. D., Seader, J. D., Lewin, D. R., Widagdo, S. (2008). Product and Process Design Principles: Synthesis, 
Analysis and Design (3rd Edition). John Wiley & Sons. (Capítulo 3).
• Turton, R., Bailie, R. C., Whiting, W. B. & Shaeiwitz, J. A. (2009). Analysis, Synthesis and Design of Chemical 
Processes (3rd Edition). Massachusetts: Prentice Hall. (Capítulo 2).
• Douglas, J. M. (1988). Conceptual Design of Chemical Processes. McGraw-Hill
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
O objetivo deste capítulo é abordar etapas no projeto de novos produtos e processos químicos. Essas etapas são
passos em que as equipes de projeto concentram muito de seu esforço. Depois de estudar este capítulo, o aluno
deve:
1. Entender como gerenciar os dados de projeto e criar um banco de dados preliminar.
2. Ser capaz de implementar as etapas na criação de fluxogramas envolvendo reações, separações e operações de
mudança T e P. Ao fazê-lo, identificam-se muitas alternativas que podem ser montadas em uma árvore de síntese
contendo as alternativas mais promissoras.
3. Saber selecionar os principais equipamentos e criar um diagrama de fluxo detalhado do processo, com uma tabela
com os balanços de massa e energia e uma lista de itens de equipamentos principais.
4. Compreender a importância de construir uma planta piloto para testar equipamentos principais onde possa existir
alguma incerteza.
5. Ter um conceito inicial do papel de um simulador de processo na obtenção de dados e na realização de balanços
materiais e de energia.
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Processo
de
Manufatura
Recursos
Naturais
(Commodities e Produtos 
Químicos Especiais, 
biomateriais, polímeros) 
Processo
de
Manufatura
Produtos 
Químicos 
Básicos
(Filmes, fibras, papéis, etc) 
Processo
de
Manufatura
Produtos 
Químicos 
Básicos e 
Industriais
(Cosméticos, sacolas e vasilhames
plásticos, remédios, pneus, etc)
Etileno, propileno, butadieno, metanol,
etanol, óxido de etileno, etileno glicol,
amônia, ácido acético, nylon, benzeno,
tolueno, fenol, querosene, diesel, gasolina.
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.1 Introdução
Classificação dos Produtos Químicos
Produtos Químicos Básicos
Produtos Industriais
Produtos de Consumo
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• Alguns produtos são descobertos por acaso. Ex: Teflon (polytetrafluoretileno) – DuPont.
Politetrafluoretileno (PTFE) é um polímero conhecido mundialmente pelo nome comercial teflon, marca
registrada da DuPont, descoberto acidentalmente por Roy J. Plunkett (1910-1994). Apresentado para fins
comerciais em 1946, o PTFE é um polímero similar ao polietileno onde os átomos de hidrogênio estão
substituídos por flúor, sendo assim um fluoropolímero e um fluorocarbono.
• Quando materiais baratos ou rejeitos são acumulados e engenheiros são chamados a desenvolver
um processo de transformação para tornar estes materiais úteis e rentáveis.
• Quando novos mercados são descobertos que demandam novos produtos.
• Quando um processo mais econômico é desenvolvido para produzir um produto já existente no
mercado.
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.1 Introdução
Como novos produtos/processos são desenvolvidos?
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Oportunidade
Investigar 
produto ou 
misturas que 
desenvolvam 
as 
propriedades 
desejadas
sim
não
Produto 
Conhecido?
Processo 
Conhecido?
Criação do 
Processo
não
Processo 
ainda Viável?
Projeto da Planta
Construção, StartUp e 
Operação
sim
não
sim
Projeto Detalhado, 
Dimensionar Equipamentos,
Otimização e Rentabilidade
Avaliação de 
Controlabilidade
Passos da Criação de 
um Processo/ Produto
Margem 
Bruta Viável?
rejeitar
alguns
não
Processo 
ainda Viável?
não
sim
Desenvolver 
Caso Base
Detalhar a Síntese do 
Processo – Algoritmos
Sistemas Sep. e Reação
Avaliação 
de Start Up
sim
Análise de 
Confiabilidade e 
Segurança
• Fluxogramas preliminares
contendo apenas as 
operações de reação, 
separação e mudanças de 
temperatura e pressão
• Seleção de equipamentos 
(Task Integration)
• Modo de Operação: 
contínuo ou batelada 
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• Criação de um PFD 
(correntes detalhadas, 
balanço material e de 
energia, lista de 
equipamentos)
• Balanço material e de 
energia com auxílio de 
simuladores
• Integração energética
• Possível construção de 
planta piloto (testes reais)
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Tendo conduzido uma revisão da literatura sobre o processo/produto, a equipe de projeto normalmente
procura organizar os dados em um banco de dados compacto, que possa ser acessado com facilidade à
medida que a equipe começa a criar um fluxograma de processo. Este Banco de Dados deverá conter
informações das diversas matérias-primas, produtos e subprodutos sendo considerados:
Propriedades Físicas e Termodinâmicas
• peso molecular
• ponto de ebulição
• ponto de fusão
• propriedades críticas
• entalpia e energia livre de Gibbs de formação
• pressão de vapor
• densidades
• capacidades térmicas
• calores latentes em função da temperatura
• curvas de equilíbrio V-L e L-L, V-L-L, azeotropia
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.2 Passo Inicias na Criação de um Processo Químico Novo
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Propriedades Físicas e Termodinâmicas – Base de dados
• Perry‘s Chemical Engineers‘ Handbook (Perry, R.H. e Green, D.W. 7th Ed, MacGraw-Hill, New York,
1997)
• Properties of Gases and Liquids (Poling B.E., Prausnitz, J.M. e O‘Connell, J.P., 5th Ed, MacGraw-Hill,
New York, 2001)
• Data for Process Design and Engineering Practice (Woods, D.R., Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New
Jersey, 1995)
• Vapor-Liquid Equilibrium Data Collection, 13 Parts, DECHEMA, Frankfurt, Germany, 1980
• Azeotropic Data (Gmehling, J., VCH Publishers, Deerfield Beach, Florida, 1994.
• CRC Handbook of Chemistry and Physics (CRC Press, Boca Raton, FL, annual)
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.2 Passo Inicias na Criação de um Processo Químico Novo
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• CHEMCAD: é uma suíte de aplicativos para simulação de
processos químicos que amplia as capacidades de um
engenheiro e aumenta sua produtividade.
• Aspen Plus: Software para simulação de processos químicos
usado pela indústria bioquímica, de polímeros, química fina, de
especialidades para o projeto, operação e otimização de
instalações de produção segura e rentável.
• HYSYS: Aspen HYSYS é o principal software

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