Capítulo 4 Síntese de Processos Químicos

de Produção de Cloreto de Vinila
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Cálculo da Margem Bruta para diferenciar as rotas remanestences:
Margem Bruta = Venda dos produtos e subprodutos – Custos de matéria prima
• Custos com matéria prima normalmente correspondem de 33 a 88% do custo 
total dos produtos
• Estrutura de Entrada e Saída ajuda na estimativa do Potencial Econômico
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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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Custos de compra ou venda considerados a granel:
Componente Peso Molecular Custo Cents/lb
Etileno (C2H4) 28,05 18
Acetileno (C2H2) 26,04 50
Cloro (Cl2) 70,91 11
Cloreto de Vinila (C2H3Cl) 62,5 22
Ácido Clorídrico (HCl) 36,46 18
Água (H2O) 0
Oxigênio (O2) 0
Dicloroetano (C2H4Cl2) 98,93 --
Chemical Market Reporter
Jornal quinzenal que traz preços
atualizados dos preços de comércio
de produtos químicos
(disponível na biblioteca
de algumas universidades)
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
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Cálculo da Margem Bruta para a Rota 3
Reação C2H4 + Cl2  C2H3Cl + HCl
lbmol 1 1 1 1
Peso Molecular 28,05 70,91 62,50 36,46
lb 28,05 70,91 62,50 36,46
lb/lb de C2H3Cl 0,449 1,134 1 0,583
Cents/lb 18 11 22 18
Total 8,082 12,474 22 10,494
Margem Bruta/lb C2H3Cl 22 + 10,494 – 8,082 – 12,474 = 11,94/lb de C2H3Cl
OBS: Assume-se reação em proporções estequiométricas, conversão completa 
(100%) e nenhuma reação em paralelo (side reation)
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
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Margem Bruta de cada rota para produzir 1 lb de Cloreto de Vinila:
Rota Reação Global Margem Bruta (Cents/lb de Cloreto de Vinila)
2 C2H2 + HCl C2H3Cl - 9,33
3 C2H4 + Cl2  C2H3Cl + HCl 11,94
4 C2H4 + HCl + 1/2O2  C2H3Cl + H2O 3,42
5 2C2H4 + Cl2 + 1/2O2  2C2H3Cl + H2O 7,68
Rota mais lucrativa
•Alto custo dos reagentes, especialmente o acetileno
•Mercado de HCl flutua muito em decorrência de sua 
disponibilidade, as vezes obtido como subproduto 
de outros processos (necessita análise de mercado 
para considerá-lo)
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
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Primeiros passos na intenção de construir um fluxograma para a Rota 3
Capacidade da Planta (Requerimento)
~ 750.000.000 lb/ano
(330 dias/ano – fator Utilização 0,94)
Valores considerando 
conversão igual a 100%
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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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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
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Conversão de apenas 60%. 
158.300/(158.300+x) = 0,6
x = 105.533,33 lb/h
Passo 2: Distribuir os componentes químicos
Mistura
Obtidos por dados de 
calores de formação e 
capacidades térmicas em 
função da temperatura
(Aspen Plus / Hysys / 
UniSim )
A pressão foi escolhida acima 
da atmosférica a fim de evitar 
vazamentos do ar atmosférico 
para dentro do reator, o que 
poderia atingir o limite de 
flamabilidade do etileno
Este calor não pode 
ser usado na reação 
de pirólise por estar 
a uma temperatura 
mais baixa 
A pressão de 26 atm foi selecionada com 
base em uma patente, a qual não deixa 
clara a razão de tal pressão. No entanto, 
deve haver uma relação com a eficiência 
da pirólise.
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Capítulo 4: Síntese de Processos Químicos
4.11 Criação do Processo de Produção de Cloreto de Vinila
Nestas condições, a 
conversão real é 98%, 
sendo 2% a conversão 
em subprodutos.
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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
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Passo 3: Eliminar diferenças em composição
Separação
Pressões recomendadas por uma patente.
(Parte do banco de dados de informações 
preliminares obtidas)
Uma T mais adequada 
poderia ser 35°C, ou 
maior, para usar água de 
resfriamento no efluente 
da pirólise, o que faria 
com que a alimentação 
entrasse na coluna 
parcialmente vaporizada. 
No entanto, necessitaria 
mais refrigeração no 
condensador da coluna 
Outras opções de sistema 
de separação poderiam 
ser propostos: separar o 
dicloroetano na primeira 
coluna, separação dos três 
componentes em uma 
mesma coluna com saída 
lateral na coluna, absorção 
para recuperar HCl (1 atm) 
com H2O.
Destilação é sugerida como 
operação unitária de 
separação pelo fato dos 
componentes 
apresentarem pontos de 
ebulição distintos 
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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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Composto Ponto de 
Ebulição 
Normal
(1 atm, °C)
Ponto de Ebulição (°C) Constantes