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UNIVERSIDADE AGOSTINHO NETO FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Engenharia Química Projecto de Instalação Industrial BERNARDINO SALVADOR SIMÃO CARLOS Projecção de uma Industria Produtora de Ácido Sulfúrico Luanda 2019 BERNARDINO SALVADOR SIMÃO CARLOS Trabalho de Projecto de Instalação Industrial ORIENTADORA: Professora Doutora Elaine Ojeda Armaignac PhD Luanda 2019 i Resumo O ácido sulfúrico é o produto químico mais produzido no mundo e seu consumo, assim como a produção de aço e de energia elétrica, pode ser utilizado para indicar a prosperidade de uma nação 2ª substância que em maior quantidade se produz a seguir à água daí que o seu consumo é um índice de medição do grau de industrialização de um país. Olhando a realidade do nosso país, para a necessidade de desenvolvimento económico social foi elaborado este projecto no intuito de ser aplicado e contribuir para a industrialização de Angola. A matéria-prima utilizada para a produção de ácido sulfúrico é o enxofre, a indústria projectada ira produzir ácido sulfúrico pelo processo de contato e tal método pode resumido em três etapas nomeadamente: Obtenção do dióxido de enxofre (SO2); Conversão catalítica do dióxido de enxofre a trióxido de enxofre (SO3); absorção do trióxido de enxofre. Este projeto tem como objetivo obter conhecimentos gerais e específicos para implantação de uma indústria química de produção de ácido sulfúrico, visando a analise dos aspectos técnicos, económico-financeiros. ii Summary Sulfuric acid is the most produced chemical in the world and its consumption, as well as the production of steel and electric power, can be used to indicate a prosperity of a nation 2nd substance that in greater quantity the water is produced and its consumption is ameasurement indexdegree of industrialization of a country. Looking at the reality of the development of social development of Angola in the development of Angola. A raw material for the production of sulfuric acid is sulfur, a projected industry that has a sulfuric acid by the process of You must have the same effect as a sleeping pill (SO2); Catalytic conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide (SO3); absorption of sulfur triploxide. This project aims to obtain general and specific knowledge a production chemistry of sulfuric acid, aiming at the analysis of similar technical, economic-financial Índice Resumo ............................................................................................................................. i Summary ......................................................................................................................... ii 1. Introdução ................................................................................................................ 1 1.1 Problema ....................................................................................................................... 2 1.2 Hipótese ........................................................................................................................ 2 1.3 Objectivo Geral .............................................................................................................. 2 1.4 Objectivos específicos ................................................................................................... 2 2. Fundamentação teórica........................................................................................... 3 2.1 Histórico ........................................................................................................................ 3 2.2 Matéria-prima ............................................................................................................... 4 2.3 Produção industrial de H2SO4 ........................................................................................ 5 3. Desenvolvimento ...................................................................................................... 8 3.1 Caracterização do processo .......................................................................................... 8 3.2 Análise económica ...................................................................................................... 11 3.2.1 Cálculo do custo do capital...................................................................................... 12 3.2.2 Cálculo do custo de produção ................................................................................. 13 3.2.2.1 Determinação de VAN e TIR .................................................................................... 14 4. Análises e resultados ............................................................................................. 15 5. Conclusões .............................................................................................................. 17 6. Bibliografia ............................................................................................................ 18 7. Anexos .................................................................................................................... 19 Índice de figuras Figura 1: Aplicação do ácido sulfúrico ........................................................................................... 1 Figura 2: Enxofre ........................................................................................................................... 4 Figura 3: Produção mundial de ácido sulfúrico ............................................................................. 7 Figura 4: Diagrama de blocos daa produção de ácido sulfúrico ................................................... 8 Figura 5: Fluxograma da produção de ácido de sulfúrico ........................................................... 10 Índice de Tabela Tabela 1: Caracterização do processo ......................................................................................... 10 Tabela 2: Equipamento, fornecedor e especificações ................................................................ 11 Tabela 3: Custos (resumido) ........................................................................................................ 15 Tabela 4: Gastos de fabricação (resumido) ................................................................................. 15 Tabela 5: VAN e TIR ..................................................................................................................... 16 1 1. Introdução Angola é um país lindo e belo, pela sua extensão é um dos maiores países de Africa, porem é um país que tem procurado ter a agricultura como a base e a indústria o desenvolvimento. No entanto é impossível um desenvolvimento industrial sem a produção e consumo do ácido sulfúrico. Pois o desenvolvimento industrial de um país pode ser medido pelo consumo per capita dele, devido a sua enorme importância na indústria, estando apenas atrás da água. Uma boa parte do total mundial de ácido sulfúrico é usado para produção de ácido fosfórico, que é usado na produção de fertilizantes fosfatados e sulfatados; e trifosfato de sódio, usado em detergentes, plásticos, fibras e sabões. Outra é utilizada no fabrico de sulfato de alumínio, utilizado em variadas sínteses orgânicas e químicas, como por exemplo, em plantas de tratamentode água para filtrar impurezas e melhorar o sabor da água. Também se aplica na indústria química para produzir nylon, associado ao cloreto de sódio, gera ácido clorídrico; na refinação de petróleo; no fabrico de vários pigmentos e fármacos (éteres); como electrólito nas baterias de chumbo-ácido presentes nos automóveis; o ácido sulfúrico é o principal ingrediente usado para eliminação de impurezas dos derivados do petróleo; agente de vulcanização na indústria da borracha; como catalisador de algumas reacções; é um agente de desidratação poderoso, capaz de remover água de muitos compostos orgânicos; no processamento de minérios e no fabrico de acumuladores explosivos. Figura 1: Aplicação do ácido sulfúrico 2 O ácido Sulfúrico é tido como um indicador da economia de um país, quanto mais consumido melhor é para a economia do mesmo. Olhando para a necessidade de desenvolvimento do nosso país (Angola) é realizado este trabalho teórico visando a implementação de uma indústria de ácido sulfúrico em Angola 1.1 Problema A inexistência de uma indústria produtora de ácido sulfúrico em Angola. 1.2 Hipótese Se se projectar uma instalação industrial produtora de ácido sulfúrico que poderá ser implementada em Angola, passara a ser um guia e um primeiro passo para a construção da mesma. 1.3 Objectivo Geral Projectar uma indústria produtora de ácido sulfúrico. 1.4 Objectivos específicos Caracterizar o processo; Fazer avaliação económica do projecto; Analisar os resultados e a viabilidade do projecto. 3 2. Fundamentação teórica 2.1 Histórico Credita-se a descoberta do ácido sulfúrico ao alquimista medieval de origem árabe Jabir ibn Hayyan (Geber), embora se mencione também o alquimista e médico persa do século IX ibn Zakariya al-Razi (Al-Razi) [1]. Um farmacêutico londrino, Joshua Ward, em 1736, através da combustão de enxofre com salitre (nitrato de potássio, KNO3) com vapor de água pela primeira vez em larga escala produziu ácido sulfúrico [1]. John Roebuck, em Birmingham, em 1746, passou a produzir o ácido sulfúrico em câmaras revestidas internamente de chumbo, com a vantagem de apesentarem resistência mecânica superior ao vidro, baixo custo e poderem ser construídas em tamanhos superiores às instalações de vidro anteriormente utilizadas [1]. Este processo, chamado de “processo das câmaras de chumbo”, deu início ao processo de efectiva industrialização da produção do ácido sulfúrico, e a somados aperfeiçoamentos, passou a ser o processo predominante da produção pelos dois séculos seguintes [1]. A concentração obtida para o ácido sulfúrico pelo método de John Roebuck limitava-se a apenas 35-40%. Aperfeiçoamentos posteriores do processo pelos químicos Joseph- Louis Gay-Lussac, francês, e John Glover, britânico, permitiram o aumento da concentração final obtível para 78%. Mas a fabricação de determinados pigmentos e outros processos químicos exigiam soluções de ácido sulfúrico ainda mais concentradas a custo baixo, e no século XVIII, isto só era obtido pela destilação seca de minerais, aos mesmos moldes do que era feito pelos alquimistas. Um dos processos era o aquecimento de pirita (dissulfeto de ferro), FeS2, ao ar, formando sulfato de ferro (III) (Fe2(SO4)3), que por aquecimento a 480 °C, decompõe-se a óxido de ferro (III) e trióxido de enxofre, o qual era borbulhado em água para resultar em um ácido sulfúrico de maior concentração. Tal processo, ainda que eficaz na produção de ácido sulfúrico de alta concentração, era inviável economicamente em larga escala [1]. 4 Em 1831, o comerciante de vinagre britânico Peregrine Phillips patenteou um processo bem mais económico para produzir trióxido de enxofre e ácido sulfúrico concentrado, conhecido hoje como o processo de contacto. Basicamente todo o fornecimento mundial de ácido sulfúrico actual é feito por este método [1]. 2.2 Matéria-prima A matéria-prima mais amplamente utilizada para a produção de ácido sulfúrico é o enxofre [2]. O enxofre é um elemento químico de símbolo S, com número atómico 16 e massa atómica 32 u.m.a . À temperatura ambiente, o enxofre encontra-se no estado sólido [2]. Figura 2: Enxofre É um não metal insípido e inodoro facilmente reconhecido na forma de cristais amarelos que ocorrem em diversos minerais de sulfito e sulfato, ou mesmo em sua forma pura (especialmente em regiões vulcânicas) [2]. O enxofre é um elemento químico essencial para todos os organismos vivos, sendo constituinte importante de muitos aminoácidos. É utilizado em fertilizantes, além de ser constituinte da pólvora, de medicamentos laxantes, de palitos de fósforos e de inseticidas [2]. O enxofre é o 16º elemento em ordem de abundância, constituindo 0,034% em peso na crosta terrestre, é encontrado em grandes quantidades na forma de sulfetos (galena) e de sulfatos (gesso). Na forma nativa é encontrado junto as zonas vulcânicas e em minas de cinábrio, galena, esfalerita e estibina. É extraído pelo processo Frasch, processo responsável por 23% da produção, que consiste em injetar vapor de água superaquecido para fundir o enxofre, que posteriormente é bombeado para o exterior utilizando-se ar comprimido [2]. Também está presente, em pequenas quantidades, em combustíveis fósseis como carvão e petróleo, cuja combustão produz dióxido de enxofre, por sua vez, o dióxido de enxofre reage com a água da atmosfera produzindo a chuva ácida, e em 5 altas concentrações reage com a água dos pulmões formando ácido sulfuroso que provoca hemorragias, enchendo os pulmões de sangue com a consequente asfixia, por tais razões, a legislação de alguns países exige a redução do conteúdo de enxofre nos combustíveis. Este enxofre, depois de refinado, constitui uma percentagem importante do total produzido mundialmente. Também é extraído do gás natural que contém sulfeto de hidrogênio que, uma vez separado, é queimado para a produção do enxofre [2] Com o advento da química industrial moderna, ao longo do século XX, o enxofre passou a ter sua maior aplicação na produção de ácido sulfúrico o que levou à utilização de métodos com menores custos de produtividade e, consequentemente, maior viabilidade [2]. O enxofre é geralmente comercializado a granel e cerca de 90% da sua produção mundial é destinada a produção industrial de ácido sulfúrico. 2.3 Produção industrial de H2SO4 Ácido sulfúrico, também conhecido como vitríolo, é um ácido mineral composto pelos elementos enxofre, oxigênio e hidrogênio com a fórmula molecular H2SO4. É um líquido viscoso, incolor, inodoro e solúvel em água, produzindo uma reação altamente exotérmica. Sua corrosividade pode ser atribuída principalmente à sua natureza de ácido forte e, se em alta concentração, a suas propriedades de desidratação e oxidação. Também é higroscópico, prontamente absorvendo vapor d'água do ar. Em contacto com a pele o ácido sulfúrico pode causar graves queimaduras químicas e até queimaduras de segundo grau; é muito perigoso mesmo em concentrações moderadas [3]. Ele tem como massa molar 98,078 g/mol, uma aparência incolor, densidade 1,8356 g·cm-3, ponto de fusão e de ebulição respectivamente 10,38 e 337 °C [3]. O ácido sulfúrico pode ser produzido através de dois processos distintos, um a câmara de chumbo e o outro o processo de contacto. O primeiro método apresenta certa desvantagem em relação ao outro, pois ele resulta em uma concentração final de no máximo 78% em massa, sendo portal circunstância que esse método veio a cair em desuso no século passado [4]. O processo de contacto é um processo industrial químico para a produção de ácido sulfúrico usando um catalisador fixo como, por exemplo, compostos de vanádio. A tecnologia de contacto para a produção de ácido sulfúrico tem sido largamente estudada 6 nas últimas décadas, com vistas ao aprimoramento do processo, através da introdução de melhorias na concepção, dimensionamento, condições de operação e disposição dos equipamentos. Diferentes modalidades tecnológicas foram concebidas, apresentando características próprias de rendimento, custo e flexibilidade operacional [4]. O processo de contacto é constituído sumariamente por 3 etapas [4]: 1. Purificação e combustão do enxofre; 2. Conversão catalítica do dióxido de enxofre em trióxido de enxofre; 3. Absorção do trióxido de enxofre; Os objectivos principais visados por qualquer modalidade de produção de ácido sulfúrico pelo processo de contacto, através da combustão do enxofre, são os seguintes [4]: Obter o máximo de conversão de SO2 visando a melhoria do rendimento e diminuição do teor de gases sulfurosos lançados à atmosfera; Absorver o SO3 através de um processo eficiente, evitando o lançamento de H2SO4 na atmosfera; Produzir a máxima quantidade de vapor de água, em condições apropriadas para consumo interno e externo à unidade; Outros objectivos também importantes, procurados nas instalações industriais de produção de ácido sulfúrico são [4]: A produção contínua ao nível da capacidade nominal da instalação, durante longos períodos de operação; Minimização dos custos de operação e de manutenção, e a Operação segura e higiénica com o mínimo índice de poluição atmosférica. Na prática, não é possível atingir o máximo de cada um dos objectivos isoladamente, seja por imposições do processo seja por limitações do projecto. As modalidades de processo utilizadas em instalações industriais de produção de ácido 7 sulfúrico procuram atingir um grau de optimização global, através do balanceamento adequado dos objectivos específicos visados [4]. Em escala industrial os países mais desenvolvidos são os maiores produtores de ácido sulfúrico. Estados Unidos, Canadá, China e Rússia são destaques na produção mundial [5]. Figura 3: Produção mundial de ácido sulfúrico O ácido sulfúrico é um dos compostos químicos de maior importância industrial. No ano de 2001 foi o composto com maior produção nos Estados Unidos, chegando à produção anual de 29.050.000 toneladas. O consumo de ácido sulfúrico é um indicador de desenvolvimento dos países, tendo em vista que quanto mais industrializado um país é, mais ácido sulfúrico ele consome [5]. Embora possa ser feito ácido sulfúrico à concentração de 100%, tal solução perderia SO3 por evaporação, de maneira que restaria no final ácido sulfúrico a 98,3%. A solução a 98% é mais estável para a armazenamento e por isso é a forma usual do ácido sulfúrico "concentrado" 98%. Quando concentrações altas de SO3(g) são adicionadas ao ácido sulfúrico, há formação de H2S2O7. O concentrado resultante é chamado de ácido sulfúrico fumegante ou oleum ou, menos comumente, ácido de Nordhausen [5]. 8 3. Desenvolvimento Sem dúvida alguma que o método de contacto é o melhor e mais eficiente método para obtenção industrial de ácido sulfúrico, pelo que nesta secção irei caracterizar este método e explica-lo minuciosamente. 3.1 Caracterização do processo Neste ponto se fara a explicação de cada etapa do processo. Os passos para a produção de ácido sulfúrico pelo método de contacto encontram-se no fluxograma abaixo. Figura 4: Diagrama de blocos daa produção de ácido sulfúrico Conforme anteriormente referido, a produção de ácido sulfúrico pelo processo de contato envolve, como primeira etapa, a obtenção de SO2, indicada esquematicamente pela seguinte equação. S + O2 → SO2 + Calor Esta reação ocorre em um forno onde o enxofre é queimado com ar totalmente isento de água, se houver água nesta etapa, poderá se formar ácido sulfúrico antes do tempo, que corroerá tubulações e equipamentos, podendo gerar acidentes e perdas. O ar utilizado para a combustão no forno também sofre preparação, pois logo depois de ser capturado da atmosfera este passa por um filtro para remoção das partículas. Posteriormente esse ar passa por uma torre de secagem onde será retirada toda a sua umidade utilizando-se uma das mais marcantes propriedades do próprio acido sulfúrico produzido já concentrado: reter á água para si. 9 A torre de secagem é uma torre de absorção to tipo “spray” onde o ar entra na base da torre e ácido entra no topo. Sendo a afinidade água-ácido muito maior que a afinidade água-ar, a água no ar migra para o ácido, conforme as leis da termodinâmica de equilíbrio. Saindo do forno o gás com altas temperaturas passará por uma caldeira onde será resfriado (até 420 ºC, temperatura média onde ocorre a conversão do SO2 a SO3) e em seguida por um filtro quente para remoção de possíveis impurezas pois como este gás está se encaminhando para um conversor que utiliza catalisador (pentóxido de vanádio) não pode-se correr o risco de contaminá-lo. SO2 é alimentada ao conversor, onde em meio catalítico ocorre a reação de oxidação SO2 + 1/2 O2→ SO3 + Calor Tal reacção libera uma considerável quantidade de calor, o que provoca, em consequência, elevação da temperatura do meio reaccional. A elevação de temperatura, como anteriormente referido, atua desfavoravelmente no sentido de formação do SO3, ou seja, reduz a geração do produto que se deseja maximizar. No primeiro estágio de conversão, substancial parcela de SO2 contido nos gases é convertida a SO3 e a temperatura da massa gasosa se eleva a cerca de 615 ºC. Um sistema de selagem entre o primeiro e o segundo leito catalítico obriga os gases a deixarem o conversor e a escoarem para o permutador de calor, onde são resfriados a cerca de 432 ºC. Após esse resfriamento, os gases alimentam o segundo leito do conversor. No segundo leito catalítico, ocorre adicional conversão do SO2 a SO3 e a temperatura dos gases se eleva a cerca de 515 ºC. O efluente gasoso desse estágio de conversão é resfriado sucessivamente em um permutador de calor e no economizador primário por troca térmica respetivamente, com os gases provenientes da torre primária de absorção e com a água de alimentação das caldeiras de recuperação de calor. Altas concentrações de SO2 podem elevar a temperatura da massa catalítica acima de 650 ºC danificando-a irreversivelmente. O calor gerado na reação de conversão é removido do meio reacional, através de trocadores de calor, que podem estar fisicamente localizados dentro ou fora do conversor. Como meio de resfriamento é usada água, vapor d'água, ar ou gás de processo. É de se observar que a reação por dissolução direta total do SO3 em água não é muito viável como processo industrial devido a sua extrema exotermicidade. Formar-se-ia uma névoa e não um líquido no processo. Na prática, na torre de oleum o SO3 reage com ácido sulfúrico a 98% de concentração para formar oleum (H2S2O7). H2SO4(l) +SO3(g) →H2S2O7(l) 10 Este oleum formado reage então com água, na torre de absorção, para formar H2SO4 concentrado. H2S2O7(l) + H2O(l) → 2 H2SO4(l) A explicação dada resume-se no fluxograma abaixo Figura 5: Fluxograma da produção de ácido de sulfúrico Tabela 1: Caracterizaçãodo processo Equipamento Operação Fenómeno Função Razão de ser Leis Variáveis Filtro de ar Filtração Transferência de quantidade de movimento Separação de partículas Remoção de impurezas Newton e Bernolli Fluxo Coluna de secagem Secagem Transferência de calor e massa Secar Redução da humidade do ar Fick Fluxo Turbo soprador Transporte Transferência de quantidade de movimento Transporte pneumático Transportar o ar Newton Fluxo, pressão Forno Aquecimento Transferência de calor Aquecer Queima do enxofre Fourier Temperatura Caldeira Produção de vapor Transferência de calor Produção de vapor Redução da temperatura do SO2 Fourier Temperatura Trocador calor Variação da temperatura Transferência de calor Transferir calor Ajustar a temperatura Lei de Fourier Temperatura Conversor Reação catalítica Transferência de massa e de quantidade de movimento Converter Reação catalítica de oxidação Equilíbrio Químico Temperatura, pressão e fluxo Economizador Recuperar o Calor Transferência de Calor Evitar desperdício energético Recuperar o vapor Fourier Fluxo Torre de oleum Absorção com Reacção química Transferência de massa Absorver Absorção do SO 3 Fick Fluxo Torre de absorção Absorção com Reacção química Transferência de massa Absorver Absorção do Oleum Fick Fluxo Bomba Transporte Transferência de quantidade de movimento e pressão Transportar Impulsionar a recirculação dos produtos Newton e Bernolli Pressão e fluxo 11 3.2 Análise económica O objectivo deste capítulo é analisar economicamente o projecto industrial de produção de ácido sulfúrico ou seja é verificar se é possível a sobrevivência e desenvolvimento do mesmo projecto. A avaliação económica é uma parte fundamental da Análise de Processos Complexos e, na maioria dos casos, é aquela que determina se um investimento deve ser feito ou não. Para a presente indústria os equipamentos foram comprados a fornecedores tendo em conta as especificações conforme a tabela abaixo. Tabela 2: Equipamento, fornecedor e especificações Equipamento Fornecedor Especificações Filtro de ar MF Rural Diametro 1m; Area nominal 50 m2; Intervalo de temperatura 250-500ºC; Saida de Pressão 10-100 kPa Coluna de secagem MF Rural Dimensões:10,8 m de comprimento; 2,0 m de diâmetro. Turbosoprador Tecnovent Vazão de ar: até 40.000 m3/h; Pressão estática: até 5 kg/cm2. Forno RCA Maquinas industriais LTDA Faixa de temperatura 900 à 1200°C Caldeira SECAMAQ Produção de 400 kgv/h até 50.000 kgv/h e até 30kgf/cm² de pressão Trocador calor MFRural 40m² serpentina em Inox Comprimento: 4.300mm. Pressão de trabalho:16 Kgf/cm². Conversor ADINATH INTERNATIONAL Capacidade de 500 litros + coller em aço inox 316L encamisado para vapor. Medidas: Altura 4.50m diametro: 1.80m Economizador Thermal Energy Mechanical Equipment Co., Ltd Volume de gases de combustão (m3/h) <2925; fluxo de agua 3T/h Torre de oleum Qisuo Imp.&Exp. Trade Co., Ltd Fluxo de ar 14000-15000 m3/h Torre de absorção Guangdong Chuangzhi Intelligent Equipment Co., Ltd. Dimensão L2400 A2500 Bomba MFRural Bomba com motor elétrico de 300cv, saída 12" 12 3.2.1 Cálculo do custo do capital Procedimento para estimar o capital fixo 1. Preço de compra do equipamento atualizado: E = Σ Ei; 2. Custo do equipamento instalado atualizado: Como tem-se fornecedores o custo do equipamento atualizado é igual a ao preço de compra do equipamento atualizado que é 386.458,18; Nota: Os cálculos constam na tabela em anexo 3. Edifícios principais: Edp = 12% E. 4. Edifícios auxiliares: Eda = 10% E 5. Instalações e serviços instalados: Fs = 55% E; A soma de 2 → 5 = Custo direto da planta = Cd = Cei + Edp + Eda + Fs 6. Movimento de Terra: Mt = 13% E. 7. Frete, seguro e impostos: FSI = 8% E 8. Outros gastos diretas: Ogd = 6% Cd A soma de 2 → 8 = Custo direto total da planta = Cdt = Cd + Mt + Fsi + Ogd 9. Pessoal indireto do campo de ação: Pica = 12% Cdt (3-19%). 10. Outros custos indiretos do campo de ação: Ogica = 21% Cdt (7-44%) A soma de 2 → 10 = Custo de construção = Cc = Cdt + Pica + Ogica. 11. Gastos da sede da empresa construtora: Gom = 17% Cc (3-19%) 12. Gastos da direção de projetos: Gdp = 8% Cc (3-27%) 13. Gastos do pessoal de supervisão: Gps = 3% Cc (0-7%) A soma de 2 → 13 = capital depreciável excluindo contingências = Cadi = Cc + Gom + Gdp + Gps 14. Incidentes do Projeto: Ipy = 5% Cad (3-8%) 15. Imprevistos do Processo: Ips = 8% Cad (5-15%); A soma de 2 → 15 = Capital depreciável incluindo Imprevistos=Cadii = Cadi+Ipy+Ips. 16. Compra de terrenos, Ctr = 2% Cadii 13 A soma de 2 → 16 = Capital Fixo ou Investimento Fixo = CF = Cadii + Ctr Estimativa de Capital Operacional Capital Operacional ou Investimento Operacional = CO = 15% CF (10-20% CF) Capital Total ou Investimento Total, CT = CF + C Seguindo o procedimento acima citado obtemos os resultados amostre na tabela em anexo 3.2.2 Cálculo do custo de produção Para estimar o custo de produção segue-se os passos abaixo: a) Matérias-primas b) Venda de subprodutos c) Catalisadores e solventes d) Mão-de-obra de operação e) Supervisão e trabalho de escritório (10-20% da força de trabalho) f) Serviços g) Manutenção e reparos (2 a 10% do Capital Fixo) h) Suprimentos operacionais (10-20% de manutenção e reparos) i) Taxas de laboratório (10-20% da força de trabalho) j) Patentes e direitos (0-6% do custo total de produção) Custos Diretos de Fabricação = CFD = a) - b) + somam c) → j) k) Geral (folha de pagamento, embalagem, armazenamento, etc.), (50-70% da soma d) + e) + g)) l) Impostos locais (1-2% do capital fixo) m) Seguros (0,4 a 1% do Capital Fixo) Custo indireto de fabricação = CFI = k) + l) + m) Custo total de fabricação = CFT = CFD + CFI n) Depreciação, D (≈ 10% do Capital Fixo) o) Custos Administrativos (25% das Despesas Gerais) 14 p) Distribuição e custo das vendas (10% do custo total de produção) q) Pesquisa e desenvolvimento (5% do custo total de produção) Gastos Gerais = GG = o) + p) + q) Custos Totais de Produção = CPT = CFT + D + GG Os cálculos completos constam na tabela em anexo 3.2.2.1 Determinação de VAN e TIR Para ver se a minha instalação industrial é viável em termos de rentabilidade (em valores monetários) calculou-se o Valor Actual Neto e a Taxa Interna de Retorno ou seja a média geométrica dos retornos futuros esperados do investimento já feito. 15 4. Análises e resultados Tabela 3: Custos (resumido) U$ E (Preço da compra do equipamento actualizado) 386 458,18 Cdt ( Custo directo total da planta) 788 374,69 Cc (Custo de construção) 1 048 538,33 Cadii (Capital depreciavel) 1 556 869,72 CF (Capital fixo) 1 588 007,11 Ct (Custo total) 1 826 208,18 Com o preço do equipamento total atualizado fez-se os cálculos conforme os procedimentos citados no capitulo anterior e obteve-se um custo total fixo de 1 826 208,18 U$ tal capital é o capital físico que não é consumido durante um ciclo de produção. São os edifícios, máquinas e equipamentos. Corresponde ao ativo fixo da indústria,caso for consumido, a indústria não é viável. Para o custo de produção para uma produção anual de 100000 T/h de ácido sulfúrico obtive a tabela abaixo referida Tabela 4: Gastos de fabricação (resumido) Gastos de Fabricacão USD/a Directos Materias Primas 887671,233 Mão de Obra de Operação 174000 Servicios Auxiliares de Proceso 123433,84 Total, Aime 1270610,60 Gastos totais de fabricação (não inclui depreciacão ), Ame 1406010,78 Gasto Total, Ate 1576937,14 Ingresos por ventas 22,3400 2234000,00 Ganancia anual neta ,Anp 657062,86 Taxa de retorno i=((Annp+e)/Ctc). 100 42,94 O preço da materia prima foi estimupulado segundo o mercado internacional já a mão de obra foi feito para tendo em conta 25 trabalhadores ganhando cada um 580 dolar para cada sendo este valor calculdo tendo em conta o salario de um profissional industrial. A venda do produto fabricado sera feita em litro e segundo o mercado internacional a venda de ácido sulfurico varia de 20-25 dolares e para o nosso produto sera de 22,34 dolar. E teremos como taxa de retorno 42,9 dolares Com os dados acima e feita as devidas progamaçoes obteu-se para VAN e TIR 16 Tabela 5: VAN e TIR Año Flujo de Efec. VAN VAN VAN Ter. acumulativo 10% 15% 20% TIR 1 -1746807,82 -1588007,11 -1518963,33 -1455673,19 0,46 2 -930944,25 -913739,70 -902053,25 -889101,26 3 -115080,67 -300769,32 -365609,71 -416957,99 4 700782,90 256476,48 100862,94 -23505,26 5 1516646,48 763063,57 506491,33 304372,01 6 2332510,05 1223597,29 859211,67 577603,07 7 3148373,63 1642264,31 1165925,01 805295,62 8 3964237,20 2022870,69 1432632,26 995039,42 9 4780100,78 2368876,49 1664551,60 1153159,24 10 5595964,35 2683427,21 1866220,60 1284925,76 11 6570628,64 3025041,10 2075718,08 1416103,87 Com a tabela acima foi notorio que nos primeiros 2 anos não existira um retorno positivo, o que sem uma analise previa poderia dizer que não é rentavel, porem se formos para o 4 ano já temos valores positivos o que mostra que há rentabilidade, sendo assim nos 3 primeiros anos apenas entra o dinheiro investido e do terceiro para o quarto já há um lucro (ganancia). Obteve-se tal rentabilidade para uma taxa interna de retorno igual 0,46. 17 5. Conclusões a) A industria produtora de ácido sulfurico foi projectada tendo como capacidade anual de 100000 T/h, tal capacidade teve em conta a demanda e o capital investido; b) Caracterizou-se o processo da mesma pelo que todos os equipamentos são importantes porem existem as variaveis de saida (que temos que controlar para maior eficiencia do projecto) entre eles o forno, o conversor e a coluna de absorção; c) A industria sera viavel pois obtem-se uma taxa interna de retorno 0,46, um VAN a 10% de 3025041,10 e começaremos a obter lucro apartir do 3 ano sendo que a uma mudança de sinal do 3 ao 4 ano Com a implimentação desta industria da-se resposta a necessidade de desenvolvimento economico social, contribui-se para a industrialização de Angola, e criar-se-a 25 postos direitos de trabalho e milhares postos indireitos sendo que quando implimentado este projecto, abrirá portas para criação de outras industria que tem como materia prima o ácido sulfúrico. 18 6. Bibliografia [1]. https://sites.google.com/site/scientiaestpotentiaplus/acido-sulfurico/acido-sulfurico- historia acesso aos 06/07/2019 [2]. https://pt.wikipedia.org/wiki/Enxofre acesso aos 06/07/2019 [3].https://pt.wikipedia.org/wiki/Ácido_sulfúrico [4]https://www.ebah.com.br/content/ABAAABKdUAL/trabalho-sobre-acido-sulfurico- completo acesso aos 06/07/2019 [5] https://www.passeidireto.com/arquivo/34009508/processo-de-producao-do-acido- sulfurico acesso aos 06/07/2019 19 7. Anexos Equipamento Quantidade Custo (U$) Filtro de ar 2 17.957,80 Coluna de secagem 1 16.675,10 Turbosoprador 1 5.643,88 Forno 1 59.004,20 Caldeira 1 20523,2 Trocador calor 1 7957,80 Conversor 1 30.784,80 Economizador 1 2500 Torre de oleum 1 4500 Torre de absorção 1 230.000 Bomba 2 19.392,40 E (Preço da compra do equipamento actualizado) 386.458,18 Custo de investimento (U$) Edp (Edifícios principais) 46374,9816 Eda (Edifícios auxiliares 38645,818 Fs (Instalações e serviços instalados) 212551,999 Cd (Custo direto da planta) 684.030,98 Mt (Movimento da terra) 50239,5634 FSI (Frete, seguro e impostos) 30916,6544 Ogd (Outros gastos diretos 23187,4908 Cdt ( Custo directo total da planta) 788.374,69 Pica (Pessoal indireto do campo de ação) 94604,96246 Ogica (Outros Custos indiretos do campo de ação) 165558,6843 Cc (Custo de construção) 1.048.538,33 Gom (Gastos da sede de empresa construtora) 178251,5168 Gdp (Gastos da direção de projetos) 83883,06672 Gps (Gastos do pessoal de supervisão) 31456,15002 Cadi (Capital depreciavel excluindo contigencias) 1.342.129,07 ipy (Incidentes do processo) 107370,3254 Ips (Imprevisto do processo) 107370,3254 Cadii (Capital depreciavel) 1.556.869,72 Ctr (Compra de terrenos) 31137,39437 CF (Capital fixo) 1.588.007,11 CO (Capital operacional) 238201,0669 Ct (Custo total) 1.826.208,18 20 Capacidade anual (T/a) 100000,00 Tipo de Índice de costo C.E Valor de Índice 410,69 Capital Fixo (Cfc) 1.588.007,11 Capital de Trabalho (Cwc) 0,10 158800,71 Inversão de Capital Total (Ctc) 1746807,82 Gastos de Fabricação USD/a USD/kg Directos Matérias-primas 887671,233 8,88E+00 Créditos de Subprodutos 0,00 0,00E+00 Mão-de-obra de Operação 174000 1,74E+00 Supervisão e mão-de-obra de oficina (10-20 de mao de obra de operação) 17400,00 1,74E-01 Serviços Serviços Auxiliares de Processo 123433,84 1,23E+00 Manutenção e reparos (2-10% de Cfc) 31760,14 3,18E-01 Fornecimento de Operações (10-20% de manutenção) 3176,01 3,18E-02 Cargos de laboratorios (10-20% de mão de obra de operação) 17400,00 1,74E-01 Soma dos custos directos menos patentes e direitos 1254841,23 Patentes e direitos (0-6% de gasto total) 15769,37 #REF! Total, Aime 1270610,60 Indireitos Geral (folha de pagamento e planta, embalado, armazenamento) (50-70% da soma da mão de operação, supervisão e mão de trabalho de escritório e manutenção) 111580,07 1,12E+00 Impostos locais(1-2% de Cfc) 15880,07 1,59E-01 Seguros(0,4-1 % de Cfc) 7940,04 7,94E-02 Total, Adme 135400,18 1,35E+00 Gastos totais de fabricação (não inclui depreciacão ), Ame 1406010,78 1,41E+01 Depreciação (aproximadamente 10% de Cfc), e 158800,71 1,59E+00 Gastos Gerais Custos administrativos( 25% de gerais) 27895,02 2,79E-01 Distribuição e custo de venda (10% dos gastos totais) 140601,08 1,41E+00 Investigação e desenvolvimento(5% de gasto totais) 70300,54 7,03E-01 21 Total, Age 238796,63 2,39E+00 Gasto Total, Ate 1576937,14 1,58E+01 Ingresos por ventas 22,3400 2234000,00 Ganancia anual neta, Anp 657062,86 Impuesto sobreIngresos, Ait 0,10 65706,29 Ganancia anual neta descontando impuestos Annp-Ait=Annp 591356,58 Taxa de retorno i=((Annp+e)/Ctc). 100 42,94 Análise do flujo efectivo do proceso 0 Año Inversión Ingresos por GTFMD GTMD I.de efectivos Depreciación. Ganancia net. Impuestos Ganacia N.Des. Ingresos netos Ter. ventas As Ame-e Ate Act e Anp Ait Annp Anct=At+e+Annp 1 -1746807,82 0,00 0,00 0,00 -1746807,82 2 2234000,00 -1406010,78 -1418136,42 815863,58 158800,71 657062,86 0,00 657062,86 815863,58 3 2234000,00 -1406010,78 -1418136,42 815863,58 158800,71 657062,86 0,00 657062,86 815863,58 4 2234000,00 -1406010,78 -1418136,42 815863,58 158800,71 657062,86 0,00 657062,86 815863,58 5 2234000,00 -1406010,78 -1418136,42 815863,58 158800,71 657062,86 0,00 657062,86 815863,58 6 2234000,00 -1406010,78 -1418136,42 815863,58 158800,71 657062,86 0,00 657062,86 815863,58 7 2234000,00 -1406010,78 -1418136,42 815863,58 158800,71 657062,86 0,00 657062,86 815863,58 8 2234000,00 -1406010,78 -1418136,42 815863,58 158800,71 657062,86 0,00 657062,86 815863,58 9 2234000,00 -1406010,78 -1418136,42 815863,58 158800,71 657062,86 0,00 657062,86 815863,58 10 2234000,00 -1406010,78 -1418136,42 815863,58 158800,71 657062,86 0,00 657062,86 815863,58 11 158800,71 2234000,00 -1406010,78 -1418136,42 815863,58 158800,71 657062,86 0,00 657062,86 974664,29