1 - INDUSTRIAS QUÍMICAS

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CONCEITO – PROCESSOS 
QUÍMICOS INDUSTRIAIS 
 O processamento químico pode ser definido como o 
processamento industrial de matérias-primas químicas, que 
leva à obtenção de produtos com valor industrial realçado. 
Em todas as operações químicas, estão intimamente 
envolvidas operações físicas, como transferência de calor e 
controle de temperatura, que são necessárias para garantir 
bons rendimentos que são indispensáveis nas indústrias 
competitivas. Outro exemplo seria a transferência de massa 
em forma líquida ou de sólidos em suspensão, de um lugar 
para o outro para um reator químico 
 
Processo 
químico 
MATÉRIAS-
PRIMAS 
MÃO-DE-
OBRA 
RECURSOS 
PRODUTO 
RESÍDUOS 
INDÚSTRIA QUÍMICA DE BASE 
 
 
Petroquímica: hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos, fenóis, 
etc... 
Carboquímica: piridinas, cresóis, naftalenos 
Alcoolquímica: anidrido acético, aminas, acido acético. 
Cloro Soda: cloro, soda, hidrogênio. 
Gases, Produtos de mineração: flúor, bromo , iodo, sulfatos, 
potássio, metais, nitratos, óxidos de metais e outros sais. 
Produtos de extração vegetal e animal. 
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS 
Indústria Química 
 Quando a matéria prima não sofre transformação química, 
para a obtenção de produtos, dizemos que ela foi submetida 
às OPERAÇÕES UNITÁRIAS; ao contrário, quando a 
matéria prima sofre transformação química, temos a 
chamada CONVERSÃO QUÍMICA ou PROCESSO 
UNITÁRIO. 
 
 Este processamento industrial químico, em geral, envolve: 
 
Operações Unitárias ou Operações 
Físicas, podem ser: 
 
 Bombeamento de fluidos Destilação 
 Troca de calor Evaporação 
 Transporte de sólidos Absorção de gás 
 Extração Controle de Calor 
 Peneiração Processos de separação 
 Filtração Secagem 
 Misturação 
 
PROCESSOS UNITÁRIOS 
 
Halogenação, sulfonação, esterificação, aminação, oxidação, 
hidrogenação, nitração, alquilação. 
– Processos Unitários ou Conversão 
Química 
 
• exemplo – obtenção de ácido sulfúrico (H2SO4)a partir 
do enxofre (SULFONAÇÃO): 
 
» S + O2 
→
 SO2 
» SO2 + 1/2O2 → SO3 
» Solução aquosa de SO3 → H2SO4 
 
PRODUTOS RESULTANTES 
(A IQF é um dos segmentos da Química Fina) 
 
Fármacos, corantes, aromas, fragrâncias, defensivos 
agrícolas, aditivos para alimentos, catalisadores, 
monômeros e aditivos para polímeros etc... 
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS 
A produção em escala industrial de um produto envolve três 
fases: 
 
1. Desenvolvimento em laboratório - estudo detalhado das 
conversões químicas e das condições físicas (temperatura, 
quantidades, catalisadores, etc.) necessárias para sua 
execução; 
2. Desenvolvimento do produto em escala semi-industrial - 
equipamentos que reproduzem o processo planejado - 
conversão química e operações físicas necessárias numa 
escala bem menor que a industrial. 
3. Projeto e implantação do processo em escala industrial. 
 
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS 
1. Dados químicos fundamentais 
 
• Rendimentos da reação: 
 
 
• Conversão na reação: 
 
 
 Ex: Na síntese da amônia a 150 atm e 500º. C, o 
rendimento é frequentemente acima de 98% enquanto 
a conversão está limitada a cerca de 14%, o que 
significa que 86% da carga não reagem e devem ser 
recirculados. 
 
Rendimento 
percentual = 100 x 
Moles do produto principal 
Moles do produto principal equivalentes à 
desaparição completa do reagente mais 
importante 
Rendimento 
percentual = 100 x 
Moles do produto principal 
Moles do produto principal equivalentes à carga 
do reagente mais importante 
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS 
1. Dados químicos fundamentais 
 
 
• Velocidade da reação - rapidez de avanço 
da reação, catálise, cinética 
 
• Termodinâmica - troca de energia 
envolvidas na reação química e energia 
necessária de fontes externas como calor 
ou potência. 
 
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS 
2. Tipo do Processo 
• Processo contínuo - Opera em volumes maiores e 
variedade ainda menor que a produção em massa. 
Geralmente são literalmente contínuos, pois seus 
produtos são indivisíveis e produzidos em fluxo 
ininterrupto. São associados a tecnologias 
relativamente inflexíveis, de capital intensivo e fluxo 
altamente previsível. 
 Exs.: refinarias de petróleo, petroquímicas, 
produção de papel em larga escala, usinas de 
eletricidade, de tratamento de água. 
 
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS 
 Produção em Massa 
• Produzem bens em altos volumes e com variedade 
relativamente baixa, em termos de aspectos 
fundamentais de produto. 
• Exemplo típico: montagem final de automóveis – o 
projeto básico é o mesmo, mas pode haver grande 
variedade de opcionais, cores, motorização. Outros 
exemplos: fabricação de bebidas, injeção de 
plásticos em alto volume. 
 
 
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS 
• Processo descontínuo (bateladas) – 
• Os processos são usados quando a produção é pequena ou em 
reações de segurança; 
• Exigem que se operem pequenas quantidades de cada vez, como 
é o caso de explosivos, esse processos propicia uma ótima cinética 
e é frequentemente mais fácil de ser controlado; 
• Cada batelada é um sistema fechado e a massa de cada batelada 
é fixa; 
• O tempo de reação para todos os elementos do fluido é o mesmo; 
• A composição da batelada muda com o respectivo tempo; 
• A batelada é uniforme a partir de um determinado tempo devido a 
eficiente agitação; 
• Ex: polimerização, fabricação de produtos farmacêuticos. 
 
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS 
• Processo descontínuo (bateladas) – 
 
• Na indústria química, é típico de produtos com 
maior valor agregado, com especificações 
direcionadas a um tipo de cliente e menores 
volumes. Exs. Polimerização, fabricação de 
produtos farmacêuticos, de especialidades 
químicas. 
 
PROCESSOS QUÍMICOS 
INDUSTRIAIS 
 Processo Semi- Contínuo: 
• São processos onde as partidas ( bateladas) do 
mesmo produto são feitas uma após a outra. 
 ou 
• Onde uma parte do processamento é feito em 
batelada e a outra parte é feita de forma 
contínua. 
 
 CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS 
DAS INDÚSTRIAS QUÍMICAS 
 
Indústrias Químicas de Base. 
Produtos de baixo custo 
Alto volume de produção. 
Alta complexidade tecnológica. 
Pequena variedade de produtos e pequeno número de 
etapas. 
Instalações MONOPROPÓSITO, há maior enfoque nas 
operações unitárias do que nos processos. 
CARACTERÍSTICAS DAS INDÚSTRIAS DE QUÍMICA 
FINA 
 
 
 
É o segmento industrial aonde ocorre o uso dos produtos da 
Indústria Química de Base. 
Produtos de custo elevado (alto valor agregado). 
Na grande maioria dos casos pequeno volume de produção. 
Baixa complexidade tecnológica. 
CARACTERÍSTICAS DAS INDÚSTRIAS DE QUÍMICA 
FINA 
 
 
Grande variedade de produtos e grande número de etapas. 
Instalações MULTIPROPÓSITO, com flexibilidade de 
produção. 
O custo de desenvolvimento de método de produção é 
baixo devido a simplicidade da tecnologia empregada, e 
escalas de fabricação reduzidas. 
Produção em bateladas (batch). 
LOCALIZAÇÃO E INSTALAÇÕES 
 
A definição da localização inclui a avaliação das matérias-primas 
envolvidas, transporte e mercado, logística de suprimentos e 
distribuição. Outros fatores como energia, água, disponibilidade de 
mão-de-obra, custos de terreno, descarte dos rejeitos interferem na 
escolha da localização. 
 
 
INDÚSTRIA QUÍMICA DE BASE 
 
Instalações de grandes dimensões, junto a locais de mineração, 
linhas férreas, zonas portuárias, ou distritos para refinarias. 
 
PETRÓLEO 
 
Suas características, importância mundial e perspectivas 
futuras. 
INDÚSTRIA QUÍMICO-FARMACÊUTICA E QUÍMICA FINA 
 
 
 
As suas instalaçõesatendem problemas de logística, 
segurança, problemas ambientais, fontes de água, energia, 
condições de descartes de efluentes. 
 
Em geral são localizadas em distritos industriais para este 
fim. 
O QUE É INDÚSTRIA 
QUÍMICA? 
 Os produtos químicos podem ser 
agrupados em dois grandes blocos: 
 
- Químicos de uso industrial e 
- Químicos de uso final. 
 
 
Produtos químicos 
de uso industrial 
Produtos inorgânicos 
Produtos orgânicos 
Resinas e elastômeros 
Produtos e preparados 
químicos diversos 
Produtos químicos 
de uso industrial 
 
Tratamento de 
água 
Carboquímicos 
Petroquímica 
Gases 
combustíveis 
Gases industriais 
Cerâmica 
Cimento 
Vidro 
Ácidos 
Álcalis 
Sais 
Tintas 
Explosivos 
Corantes 
Plásticos 
Fibras sintéticas 
Borracha 
 
 
 
Detergentes e sabões 
Perfumes, aromatizantes 
Alimentos 
Agroquímicos 
Óleos, gorduras 
Açúcar e amido 
Fermentação 
Papel e celulose 
Indústria de fósforo 
Indústria de potássio 
Indústria de nitrogênio 
Plásticos 
Fibras sintéticas 
Borracha 
Inorgânicos: 
Produtos químicos 
de uso industrial 
Orgânicos 
NITRAÇÃO 
SULFONAÇÃO 
ALQUILAÇÃO 
ESTERIFICAÇÃO 
POLIMERIZAÇÃO 
FERMENTAÇÃO 
AMINAÇÃO 
CARBOXILAÇÃO 
HIDROGENAÇÃO 
OXIDAÇÃO, ETC 
Produtos farmacêuticos 
Higiene pessoal, 
perfumaria e cosméticos 
Adubos e fertilizantes 
Defensivos agrícolas 
Sabões, detergentes e 
produtos de limpeza 
Tintas, esmaltes e vernizes 
Outros 
Produtos químicos 
de uso final 
Outros 
US$ 2,8 
Produtos 
químicos de 
uso 
industrial 
US$ 61,2 
Produtos 
farmacêu- 
ticos 
Higiene 
pessoal, 
perfumaria 
e 
cosméticos 
US$ 10,4 
Adubos e 
fertilizantes 
US$ 14,2 
Defensivos 
agrícolas 
US$ 7,0 
Sabões e 
detergentes 
US$ 6,3 
US$ 3,0 
vernizes 
Tintas, 
esmaltes e 
Total: 
US$ 122 bilhões 
 
Faturamento líquido