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Capítulo 4   Síntese de Processos Químicos

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Por exemplo, quando uma operação de reação é inserida, a corrente de saída tem frequentemente os
tipos moleculares desejados, mas não a composição, a temperatura, a pressão e a fase requerida.
Para eliminar as diferenças restantes, são necessárias operações adicionais. À medida que as operações
de separação são inseridas, seguidas por operações para mudar a temperatura, pressão e fase, as
diferenças são reduzidas.
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.9 Função das Operações e Equipamentos
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As Operações tem a função de diminuir a diferença de uma ou mais propriedades entre os produtos
desejados e matérias primas.
C2H4 + HCl  C2H5Cl
Mistura gasosa:
1 kmol/h
50% HCl
48% C2H4
2% N2
20 °C
15 atm
40 °C
15 atm
Pureza:
≥ 85% molar
Exemplo:
Cloreto de Etila
Forma molecular adequada,
mas composição diferente
da desejada neste ponto.
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.9 Função das Operações e Equipamentos
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Passo Operação
1 Eliminar diferenças entre os tipos 
moleculares.
Reação Química
2 Distribuir os compostos químicos ao 
combinar fontes e destinos.
Mistura
3 Eliminar diferenças em composição. Separação
4 Eliminar diferenças em temperatura, 
pressão e fase.
Processo de mudança de temperatura, 
pressão e fase
5 Proceder o Task Integration, ou seja, selecionar unidades de processo para cada 
operação.
Passo 0 - Escolher entre processo contínuo e batelada
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.10 Passos na Síntese de Processos
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.10 Passos na Síntese de Processos
Tratamento de águas e 
de efluentes
Utilidades frias 
e quentes
Sistema de recuperação 
de calor
Sistemas de 
separação e reciclo
Sistemas de 
reação
34
Fluxograma do 
Processo
?
Matéria Prima
?
Produto Desejado
C2H3Cl
Tóxico
Levantamento de um banco de dados de informações: propriedades físicas, cinética de 
reação, toxicidade, questões ambientais e de segurança
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.11 Criação do Processo de Produção de Cloreto de Vinila
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Processo Contínuo
• Volume de produção
• Disponibilidade de matéria prima 
(Não sazonal)
• Demanda do produto (não 
sazonal)
Passo 0: Escolher forma de operação => Contínuo X Batelada
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.11 Criação do Processo de Produção de Cloreto de Vinila
36
Passo Operação
1 Eliminar diferenças entre os tipos 
moleculares
Reação Química
2 Distribuir os compostos químicos ao 
combinar fontes e destinos
Mistura
3 Eliminar diferenças em composição Separação
4 Eliminar diferenças em temperatura, 
pressão e fase
Processo de mudança de temperatura, 
pressão e fase
5 Proceder o Task Integration, ou seja, selecionar unidades de processo para cada 
operação 
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.11 Criação do Processo de Produção de Cloreto de Vinila
37
• Custo da(s) matéria(s) prima(s);
• Valor dos subprodutos;
• Complexidade do processo;
• Segurança;
• Impacto ambiental.
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.11 Criação do Processo de Produção de Cloreto de Vinila
Aspectos Importantes na Seleção de Rotas de Produção
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C2H2 = Acetinelo, C2H3Cl = Cloreto de Vinila
Alternativa 2: Rota 2
C2H2 + HCl C2H3Cl • reação exotérmica
• conversão de 98% a 150°C com o catalisador
HgCl2 impregnado em carbono ativado a 1 atm
Passo 1: Eliminar diferenças entre tipos moleculares
Reação Química
baixo rendimento e 
baixa seletividade
Alternativa 1: Rota 1
• ocorre espontaneamente a algumas centenas de °C
• baixo rendimento.
• vários subprodutos como dicloroetano (C2H4Cl2).
• um átomo de cloro (caro) gera um subproduto de
baixo valor.
C2H4 + Cl2 C2H3Cl + HCl
C2H4 = Etinelo, C2H3Cl = Cloreto de Vinila
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.11 Criação do Processo de Produção de Cloreto de Vinila
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Alternativa 3: Rota 3
• conversão da 1ª reação = 98% a 90°C, 1 atm e
FeCl3 (catalisador).
• 2ª reação é um craqueamento térmico
espontâneo a 500°C e 60% conversão.
• dicloroetano não reagido pode ser reciclado.C2H4 + Cl2  C2H3Cl + HCl
C2H4 + Cl2  C2H4Cl2
C2H4Cl2  C2H3Cl + HCl+
Alternativa 4: Rota 4
• 1ª reação é a oxicloração do etileno com
conversão de 95%. Reação exotérmica a 250°C
e CuCl2 (catalisador).
• 2ª reação é um craqueamento térmico
espontâneo a 500°C e 60% de conversão
(pirólise).
C2H4 + HCl + 1/2O2  C2H3Cl + H2O
C2H4 + 2HCl + 1/2O2 C2H4Cl2 + H2O
C2H4Cl2  C2H3Cl + HCl+
C2H4Cl2 => Di-cloro Etano
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.11 Criação do Processo de Produção de Cloreto de Vinila
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Alternativa 5: Rota 5
• combina as rotas 3 e 4
• converte ambos os átomos de cloro em cloreto de vinila
• todo o HCl produzido na pirólise é consumido na oxicloração do etileno
C2H4 + Cl2  C2H4Cl2
2C2H4Cl2  2C2H3Cl + 2HCl
2C2H4 + Cl2 + 1/2O2  2C2H3Cl + H2O
C2H4 + 2HCl + 1/2O2 C2H4Cl2 + H2O
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.11 Criação do Processo

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