Trabalho-Instrumentação

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
	Folha
	1 de 70
	
	CURSO
	 ENGENHARIA QUÍMICA
	
	Disciplina
	 INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
	
	PROGRAMA
	 IMPLANTAÇÃO DE UMA PLANTA DE PRODUÇÃO
	
	Depart.
	OPERAÇÕES E PROCESSOS INDUSTRIAIS
	Unidade
	PLANTA DE 1,3-BUTADIENO
PROJETO DE UNIDADE DE PRODUÇÃO 1,3-BUTADIENO
	
Alunos: Guilherme Teixeira Maciel Capistrano. Laís Gracio e Raquel Galvão Soares
Professor: Marco Antonio Gaya de Figueiredo
Rio de Janeiro
2018
	
Sumário
1.	INTRODUÇÃO	6
1.1.	Produto	6
1.2.	Mercado	7
2.	PROCESSO	8
2.1.	Descrição do processo	8
2.1.1.	Área 100: Área de Armazenamento	9
2.1.2.	Área 200: Área de Desidrogenação do Etanol (Reação 1) e a separação do hidrogênio	9
2.1.3.	Área 300: Área de Produção de Butadieno (Reação 2)	11
2.1.4.	Área 400: Área de purificação/ Recuperação do Butadieno	12
2.1.5.	Área 500: Área de armazenamento do produto	14
2.2.	DIAGRAMA DE BLOCOS	15
2.3.	Fluxograma de processo	16
2.3.1.	Codificação dos equipamentos	16
2.3.2.	Codificação dos instrumentos	17
2.3.3.	Diagrama de fluxo de processos (PFD)	17
3.	DETALHAMENTO E CONTROLE DE UMA ÁREA SELECIONADA	18
3.1.	Área selecionada para detalhamento	18
3.2.	Descrição detalhada da área selecionada	18
3.3.	Codificação dos equipamentos e instrumentos no P&ID	20
3.4.	Fluxograma de tubulação e instrumentação (P&ID) – Área selecionada	21
3.5.	Estratégia de controle	21
4.	FOLHA DE EQUIPAMENTOS	24
5.	BALANÇO DE MASSA	26
5.1.	Considerações	26
5.2.	Balanço da área 200-01	27
6.	FOLHA DE INSTRUMENTOS	31
6.1.	Instrumentos	31
6.2.	Controladores	31
6.3.	Válvulas de controle (especificação do Cv)	32
6.4.	Válvula de segurança (especificação do Cv)	40
7.	HAZOP	44
7.1.	Principais Palavras Guias	44
7.2.	Seleção do Nó	45
7.3.	Planilha de HAZOP	46
8.	BIBLIOGRAFIA	47
ANEXO I	48
ANEXO II	56
ANEXO III	60
ANEXO IV	62
ANEXO V	65
Figuras
Figura 1 - Configuração espacial do 1,3 butadieno	5
Figura 2 - Diagrama de blocos do processo	14
Figura 3 - Formação das tags dos equipamentos	15
Figura 4 - Símbolos de sinais no P&ID	20
Figura 5 - Esquemático do reator R-20001	27
Figura 6 - Esquemático do vaso V-20001	28
Figura 7 - Esquemático da válvula de controle	33
Figura 8 - Resultado do simulador	34
Figura 9 - Tabela de Cv e diâmetro do fornecedor	35
Figura 10 - Critério de seleção do Fornecedor	36
Figura 11 – Folha de dados do fornecedor	37
Figura 12 - Folha de especificação da válvula de controle	38
Figura 13 - Folha de especificação da válvula de segurança	42
Figura 14 - Nó escolhido	44
Tabelas
Tabela 1 - Propriedades fisico-químicas do 1,3-butadieno	7
Tabela 2 - Especificações do 1,3- Butadieno	14
Tabela 3 - Codificação dos equipamentos	16
Tabela 4 - Codificação e descrição dos instrumentos	17
Tabela 5 - Codificação dos instrumentos - P&ID	20
Tabela 6 - Lista de equipamentos	24
Tabela 7 – Composição da corrente de entrada do reator R-20001	27
Tabela 8 - Massa molar dos componentes	27
Tabela 9 - Composição da corrente 2	28
Tabela 10 - Composição das correntes do vaso V-20001	29
Tabela 11 - Corrente de entrada no segundo reator R-30001	30
Tabela 12- Balanço de butadieno nas torres de destilação	30
Tabela 13 - Produção de 1,3 - Butadieno da Planta	30
Tabela 14- Valores de vazão da matéria prima final	31
Tabela 15 - Controladores da Área 400-02	31
Tabela 16 – Condições da corrente de etanol	34
Tabela 17 -Dados de vazão mássica do V-20001	40
Tabela 18 - Dados de Vazão volumétrica do V-20001	40
Tabela 19 -Volume e tempo de residência do V-20001	40
Tabela 20 - Palavras Guias	44
Tabela 21 - Categorias de frequência	46
1. INTRODUÇÃO
1.1. Produto
O butadieno é um importante monômero. À temperatura ambiente é um gás incolor, inflamável e irritante. É um simples dieno conjugado, com fórmula molecular C4H6. A configuração espacial do 1,3 butadieno é ilustrado na figura 1 abaixo:
Figura 1 - Configuração espacial do 1,3 butadieno
É usado principalmente como monômero, na produção de diferentes tipos de polímeros e copolímeros, e intermediário na produção de várias substâncias químicas de uso industrial. Mais de 75% da produção do composto é usada em produtos de borracha sintética, como borracha butadieno-estireno (30 a 35%), borracha de polibutadieno (20 a 22%), adiponitrila (12 a 15%), látex de estireno-butadieno (10%), neoprene (5 a 6%), resinas acrilonitrila-butadieno-estireno ( 5 a 6%), borracha nitrílica (3%), entre outros produtos, como adesivos de látex, tintas, tubos, revestimentos de papel, peças automotivas, fabricação de fungicidas (captano e captafol).
Vários são os processos de obtenção do butadieno, como: A extração destilativa, onde o butadieno é extraído da corrente C4, o qual é o subproduto da produção do eteno e propeno. É o processo mais utilizado em todo mundo. A desidrogenação, obtém-se butadieno a partir da conversão do butadieno e n-buteno através de sucessivas desidrogenações, em uma única etapa utilizando um catalisador; E outro processo, que é o correspondente ao presente trabalho, é a produção de butadieno a partir de etanol. Em duas etapas, a matéria prima é convertida em butadieno, hidrogênio e água, em elevadas temperaturas e uso de catalisar.
Na tabela abaixo podemos ver algumas propriedades físico químicas do 1,3-butadieno.
Tabela 1 - Propriedades fisico-químicas do 1,3-butadieno
	Propriedades Físico-Químicas
	Aspecto
	Gás incolor
	Odor
	Aromático
	Massa Molar
	54,09 g/mol
	Ponto de Fusão
	-108,9ºC
	Ponto de Ebulição
	-4,4ºC
	Ponto de Fulgor
	-76ºC
	Inflamabilidade
	Inflamável
	Pressão de Vapor
	248 kPa a 21,1ºC e 1 atm
	Densidade do Vapor
	1,025 g/L
	Temperatura de autoignição
	420ºC
1.2. Mercado
O consumo global de butadieno está atualmente situado em aproximadamente 11 milhões de toneladas. A demanda no mercado global de butadieno está indicando crescimento razoável - espera-se que cresça a uma taxa de 3,9% ao ano nos próximos cinco a seis anos. No entanto, a oferta de butadieno cresce a uma taxa de 2,0% ao ano. O mercado de butadieno em países desenvolvidos não é um contribuinte considerável para este crescimento da demanda - mercados desenvolvidos já atingiram seu ponto de saturação. Os países em desenvolvimento do BRIC (Brasil, Rússia,Índia, China) constituem o maior impulsionador do crescimento. Isto é, principalmente devido à crescente demanda por SBR e borracha de polibutadieno nesses países (Eldanel, 2010).
Apesar da América do sul ser responsável por menos de 3% da capacidade global de produção e também 3% da demanda global, o Brasil é o único país produtor de butadieno desse continente. A produção de olefinas em outros países como Argentina, Venezuela e Colômbia se dá, geralmente, através de matérias primas mais leves, gerando uma quantidade menor de C4 cru. Essa corrente não é utilizada por falta de unidades de extração de butadieno e não há previsão de novas instalações para esses países. Além disso, os custos de frete para outras regiões são muito elevados ou não existe infraestrutura que possibilite a exportação. Dessa forma o transporte da corrente de C4 para outras unidades de extração torna-se inviável. No Brasil, algum excedente de C4 é exportado. Todas as necessidades de butadieno do Brasil são de origem interna.
Brasil e Argentina são os únicos países consumidores de butadieno, sendo que as unidades da ARLANXEO, situadas no Brasil, consomem cerca de 80% do total. O principal problema a ser enfrentado pelos produtores de borracha sintética é a concorrência com os produtos asiáticos. (CMAI, 2010)
2. PROCESSO
2.1. Descrição do processo
O processo consiste na produção do 1,3-butadieno pela rota Ostromilensky. Que baseado em duas etapas. A primeira etapa é a de reação de desidrogenação do etanol gerando hidrogênio e acetaldeído e a segunda é a reação deste acetaldeído com etanol gerando o 1,3-butadieno. 
O processo é composto por 5 áreas, que serão brevemente descritas a seguir. 
2.1.1. Área 100: Área de Armazenamento
Etanol é armazenado em tanques de teto flutuante. A partir do tanque a matéria prima é enviada para dois pontos do processo. O primeiro ponto de entrega é na Área 200,o etanol é pressurizado para reação 1, passando por um controle de vazão na descarga da bomba. O segundo ponto de entrega é no em vaso acumulador de etanol e acetaldeído, também na área 200, e é pressurizado por uma bomba e o controle de vazão desta corrente é realizado a partir da análise da composição do efluente por um cromatógrafo de linha com o objetivo de manter uma razão de etanol/acetaldeído desejada para segunda reação.
Também na área 100, é armazenado o DMF (a N-N-Dimetilformamida) que é o solvente de extração, em tanque de teto fixo. É pressurizada e entregue na Torre de separação de Buteno/Butadieno da área 400. A corrente possui um controle de vazão.
O Terc-Butil-Catecol (TBC) também é enviado para um tanque de armazenamento na área 100. A partir do tanque pouca quantidade do antipolimerizante (TBC) é adicionado a linha de solvente. E também é adicionado em linha à corrente de 1,3-butadieno obtido como produto ao final do processo antes deste seguir para o armazenamento.
2.1.2. Área 200: Área de Desidrogenação do Etanol (Reação 1) e a separação do hidrogênio
Com o objetivo de atingir a temperatura desejada para a reação de desidrogenação, 315ºC, o etanol passa por uma série de trocadores de calor, sendo estes um pré-aquecedor, um vaporizador e um superaquecedor. 
Após integrações energéticas, a corrente segue para o primeiro reator, onde ocorre a desidrogenação do etanol para a formação do acetaldeído. A reação é endotérmica e para manter a temperatura ótima da reação o Dowtherm A é utilizado para ceder calor à reação. 
O reator consistes de em um reator multitubular de leito fixo, tipo casco e tubo, onde os tubos são recheados por um catalisador composto de 60% de cobre e 40% de cromo, suportado em sílica. O tempo de residência do vapor de etanol neste reator é de 5 segundos. Utiliza-se um controlador de temperatura que verifica a corrente de saída deste reator, e a partir do resultado, regula a vazão de Dowtherm A, a ser empregada. A pressão do reator é controlada pela saída de vapor do vaso a jusante, um vaso separador de Acetaldeído e Hidrogênio.
Utiliza-se um indicador de pressão diferencial na entrada e na saída do reator para verificar a situação do depósito de coque sobre o catalisador. A cada cinco dias, faz-se a parada do reator para que a operação de descoqueamento ocorra.
Após a passagem por um trocador (integração com um dos refervedores da Torre de Separação) a corrente é resfriada até 40ºC no resfriador de carga de processo com água de resfriamento e segue para o vaso de separação.
Como descrito anteriormente, esta reação tem como produtos principais o acetaldeído e o hidrogênio conforme a equação a seguir:
 O hidrogênio gerado é enviado para anel de combustível para servir como uma corrente de geração de energia para o processo.
A corrente de fundo do vaso de separação segue para o vaso Acumulador de Acetaldeído, seu nível e sua pressão são garantidos por controles de nível e de pressão, respectivamente, sendo este último o mesmo controle de pressão responsável pela manutenção da pressão no reator a montante.
Para uma melhor recuperação de acetaldeído presente na corrente de todo deste vaso, utiliza-se um sistema de compressão composto por dois estágios de razão de compressão igual a 4, cada. Após a passagem pelo segundo estágio de compressão, a e é resfriada a 40ºC, seguindo, posteriormente para o vaso separador de acetaldeído e hidrogênio. A corrente de topo deste separador é hidrogênio e demais incondensáveis e segue para o anel de combustível. O topo deste vaso tem uma válvula de controle que quebra a pressão da corrente e entrega a 4 bar. Enquanto a corrente de fundo possui um sistema de controle de nível e é mandado para outro vaso.
Este último vaso alimenta o segundo reator Área 300, área de produção de Butadieno. Além das correntes de fundo dos vasos de separação, o vaso é alimentado pela a corrente de reciclo de etanol, proveniente da Torre de separação Etanol/Acetaldéido/Água e por Etanol fresco, da área de armazenamento. Uma razão de etanol/acetaldeído de 2,5 deve ser mantida na alimentação do reator e para isso, há um cromatógrafo em linha na saída do vaso, que analisa a concentração associado a um controlador de composição que manipula a vazão de etanol fresco. O vaso também é empregado para garantir uma vazão de corrente adequada para que o tempo de residência de 5 segundos seja respeitado. Este por sua vez é assegurado por um controle override de sinal menor, onde normalmente o que atua é o controle de vazão. Porém em caso de nível muito baixo, o controle de nível passa a ser dominante.
2.1.3. Área 300: Área de Produção de Butadieno (Reação 2)
Para alcançar a temperatura de ração 350ºC, a corrente passa por dois pré aquecedores, um vaporizador e um superaquecedor. O controle da temperatura da corrente a montante do reator será feito nos dois últimos trocadores que empregam utilidades quentes como corrente de aquecimento.
Assim como a primeira reação, esta é conduzida a em um reator multitubular de leito fixo, com o tempo de residência de 5 segundos, e o catalisador empregado é o óxido de tântalo (2%) suportado em sílica. A reação de produção de butadieno se dá como ilustrado na equação a seguir:
É necessário que a corrente de efluente do reator seja encaminhada para a Área 400 para separar os subprodutos como o monóxido de carbono, água, ácido acético, dietil-éter, butanol, butenos e etilenos e reagentes não convertidos, e se obter 1,3-butadieno com a pureza de 99,5 necessária à sua comercialização. A corrente sai a alta temperatura e é utilizada como fluido de aquecimento e então é resfriada. 
Este reator possui o mesmo problema de coqueamento do catalisador e submete-se à operação de descoqueaemento de maneira análoga ao primeiro reator.
2.1.4. Área 400: Área de purificação/ Recuperação do Butadieno
Esta área é composta de 4 torres de destilação e um sistema de compressão. E será descrita com mais detalhes no tópico “Descrição detalhada da área selecionada”. 
A corrente efluente do reator da área 300 é resfriada até 70ºC e segue para a primeira etapa de purificação, onde a recuperação é de 95% de butadieno no topo da torre.
A corrente que sai pelo topo passa por um condensador parcial e vai para um vaso, onde são obtidos dois produtos. Um vapor composto basicamente de incondensáveis que segue vai para o anel de combustível e um produto líquido composto de butadieno acetaldeído e subprodutos que será enviado para outra torre de destilação.
A corrente de fundo, com os compostos mais pesados, como o etanol, acetaldeído e água também são enviados a outra coluna de destilação, com o objetivo de recuperar etanol e acetaldeído e recircular os mesmos para a etapa de reação 2. 
Na torre de destilação de recuperação da matéria prima, o produto de topo (condensador total) tem dois destinos, o último vaso da área 200 (que alimenta o reator catalítico de acetaldeído e etanol na área 300.) e a purga, que segue para EDTI. A corrente de fundo desta destilação consiste em uma água oleosa que é resfriada e encaminhada para a ETDI.
O destilado líquido da primeira coluna, conforme dito anteriormente, segue para a Torre de Separação Buteno-Butadieno. A recuperação estipulada para esta coluna foi de 97% de butadieno. Por se tratar de uma separação difícil, é empregado o solvente N-Ndimetil formamida (DMF) oriundo da Área 100. No condensador desta torre a utilidade fria não é a água, como nas outras torres, ao invés disso é usado propano líquido como utilidade porque o produto se encontra a temperaturas muito baixas. A corrente condensada volta toda como refluxo para a torre enquanto a corrente vapor composta basicamente por butenos que é encaminhada através de um compressor ao anel de combustível. Este condensador utiliza propano líquido como fluido refrigerante. O butadieno, juntamente com o solvente, é retirado pelo fundo e encaminhado para a Torre de Recuperação de solvente. Que é a última torre desta área.
As recuperações estipuladas desta torre foram de 99% debutadieno no topo e 98% de solvente no fundo. Esta coluna tem uma saída lateral no prato 10 para retirada de contaminantes arrastados das outras torres e a recuperação estipulada nessa corrente foi de 95% de acetaldeído.
Novamente no condensador é utilizado propano líquido como utilidade fria, e no topo obtém-se butadieno com a pureza desejada de 99,6%, que é totalmente condensado, e é encaminhado a área de armazenamento após ser aquecido até a temperatura ambiente. O solvente recuperado é recirculado para a Torre de separação de buteno-butadieno. No reciclo do solvente há uma descarte de parte da corrente para evitar o acúmulo de contaminantes na corrente de solvente.
2.1.5. Área 500: Área de armazenamento do produto
O butadieno é armazenado como líquido saturado a 30ºC. É feita uma nova injeção de Terc-Butil-Catecol, em linha, antes do produto chegar as esferas de armazenamento para garantir a integridade do mesmo. 
Á área de armazenamento é formada por duas esferas de armazenamento e um terceiro tanque. As esferas trabalham em paralelo. Quando uma esfera estiver cheia, faz-se o alinhamento para a outra, de forma que a primeira possa ser lacrada e o seu conteúdo possa ser analisado por procedimento do controle de qualidade para certificar o produto final para a venda e descarga. O terceiro tanque servirá para acondicionar o butadieno que não seja especificado. Ou seja, que não se enquadra nas especificações da seguinte tabela.
Tabela 2 - Especificações do 1,3- Butadieno
Para enviar o produto final para a plataforma de carregamento de produto uma bomba de envio de produto pressuriza o butadieno à pressão de 38 bar. Este passa por uma válvula de controle de vazão, para que a esfera tenha um tempo de esvaziamento adequado. 
2.2. DIAGRAMA DE BLOCOS
Figura 2 - Diagrama de blocos do processo
2.3. Fluxograma de processo
2.3.1. Codificação dos equipamentos 
Para identificação dos equipamentos no Diagrama de Fluxo de Processos (PFD) foram utilizadas tags composta pela união de 3 grupos de identificadores conforme Figura 3. 
Figura 3 - Formação das tags dos equipamentos
Os códigos referentes a cada tipo de equipamento são mostrados na Tabela 2. 
Tabela 3 - Codificação dos equipamentos
	Código
	Equipamento
	B
	Bomba
	P
	Trocador de calor
	C
	Compressores
	EF
	Esfera
	FT
	Filtro
	R
	Reator
	T
	Torre
	TQ
	Tanque de armazenamento
	V
	Vaso
2.3.2. Codificação dos instrumentos
Para identificação dos instrumentos no Diagrama de Fluxo de Processos (PFD) foram utilizados códigos que identificam a função de cada equipamento, conforme descrito na Tabela 3, e um número composto com 3 dígitos. O número utilizado foi inserido de modo sequencial iniciando no valor correspondente ao número da área adicionado de uma unidade, por exemplo, para a área 100 os instrumentos têm seus números de identificação iniciados em 101. 
Tabela 4 - Codificação e descrição dos instrumentos
	Código
	Instrumento
	PDIC
	Controlador e indicador de diferencial de pressão
	FIC
	Controlador e indicador de vazão
	FCV
	Válvula controladora de vazão
	LIC
	Controlador e indicador de nível
	PI
	Indicador de pressão
	PIC
	Controlador e indicador de pressão
	PCV
	Válvula controladora de vazão para controle de pressão
	TC
	Controlador de temperatura
	TIC
	Controlador e indicador de temperatura
	TCV
	Válvula controladora de vazão para controle de temperatura
2.3.3. Diagrama de fluxo de processos (PFD) 
Para melhor visualização o PFD foi gerado por área, algumas áreas, devido ao seu tamanho podem ter mais de um PFD. Todos se encontram no Anexo I.
3. DETALHAMENTO E CONTROLE DE UMA ÁREA SELECIONADA 
3.1. Área selecionada para detalhamento 
 A área selecionada para detalhamento foi a 400, mais especificamente o pfd 02, onde estão as torres de separação de buteno/butadieno e a torre de recuperação de solvente.
3.2. Descrição detalhada da área selecionada 
A corrente de entrada da Torre de Separação Buteno-Butadieno (T-40003) é o destilado líquido da Torre de purificação (T-40001) que está com 5ºC de subresfriamento e pressão de 8 bar. Trata-se de uma torre recheada composta por recheios randômicos de alta eficiência, possuindo 50 pratos teóricos e um HETP de 0,388m, totalizando 70 “pratos” reais. Opera com razão de refluxo de 17,06 e a recuperação estipulada de 97% de butadieno. Sua pressão de operação é de 1 bar.
Devido à dificuldade de separação dos compostos presentes (butadieno,butenos e etileno) na T-40003 é utilizado como solvente de extração o N-Ndimetil formamida (DMF) que entra no prato 2 para alterar os coeficientes de atividade do meio, e favorecer a retirada dos compostos indesejados.
A corrente de solvente é composta pela mistura de outras duas correntes. Uma de DMF novo, vindo do seu respectivo tanque de armazenamento (TQ-10002) da Área 100 pela bomba de transporte (B-10003 A/B). E a outra é a da corrente de fundo da Torre de recuperação de Solvente (T-40004), no ciclo de recuperação de solvente. Ainda na área 100, na linha de solvente é adicionada uma pequena quantidade de Terc-Butil-Catecol (TBC), a 60°C, para evitar a auto-polimerização do 1,3-butadineo no refervedor da torre (P-40010).
A corrente de topo passa pelo condensador de topo (P-40009) que utiliza propano líquido como refrigerante, indo a uma temperatura de -22,56°C, seguindo para o vaso V-40003 onde ocorre uma condensação parcial. O condensado é todo encaminhado de volta como refluxo da torre pela bomba de refluxo (B-40003), e o vapor, composta basicamente por butenos na forma gasosa, é encaminhada ao anel de combustível após passar pelo compressor de topo da T-40003 (C-40001), usado para vencer a distância, pois a coluna opera à pressão atmosférica. Vale destacar que como eleva-se pressão e consequentemente a temperatura, se faz necessário a passagem dessa corrente de descarga do compressor por um air cooler (P-C-40001-01) para resfriar antes de seu destino final, o anel de combustíveis, como já mencionado.
O refervedor dessa coluna (P-40010) emprega como fluido de aquecimento a corrente de saída do reator catalítico de acetaldeído (R-30001). Essa corrente de integração energética só chega ao P-40010 após passar pelo Vaporizador (P-30003), pelo refervedor de integração (P-40007) onde é subdividida e segue para o pré-aquecedor de etanol (P-20001), onde deste vai para o refervedor. O refervedor mantem uma temperatura de 36,27°C no fundo da torre. O controle da T-40003 de temperatura é feito através de um controle em cascata com a vazão de refluxo.
O butadieno, juntamente com o solvente, é retirado pelo fundo pela bomba de fundo (B-40007) e encaminhado para a Torre de Recuperação de Solvente (T-40004). Esta torre também é composta de recheios randômicos de alta eficiência, operando com 18 pratos teóricos, razão de refluxo 4,05 e HETP de 0,433m, totalizando 24 “pratos” reais. As recuperações estipuladas foram de 99% de butadieno no topo e 98% de solvente no fundo. Sua pressão de operação é de 1,1 bar e o seu controle de temperatura também é feito através de uma cascata do controlador de temperatura no controle de vazão de refluxo.
Esta coluna possui uma retirada lateral no prato 10, além das retiradas pelo topo e fundo, para retirada de possíveis contaminantes. Isto ocorre porque, como é a última coluna da área de separação, esta recebe toda a carga de contaminantes pesados que possam ter sido arrastados nas etapas anteriores de separação de forma que não retornem ao processo pelo reciclo de solvente. O principal componente a ser eliminado por essa retirada lateral é o acetaldeído, com uma recuperação para a corrente de 95%. Como sua vazão é baixa, seu reciclo não é feito e ela segue para Estação de Tratamento de Dejetos Industriais (ETDI) pela bomba de contaminantes (B-40006).
A corrente de topo consiste basicamente de 1,3-butadieno e topo se encontra a -2,42°C. Esta segue para o Condensador de Topo (P-40011) que utiliza propano líquido como utilidade fria, condensando totalmente e saindo a uma temperatura de -6°C. O condensado é encaminhado para o vasode topo (V-40004) e consiste de butadieno com pureza de 99,6%. O condensado é transferido pela bomba de refluxo onde parte volta para torre e parte é aquecido até a temperatura ambiente pelo aquecedor de butadieno (P-40012), seguindo para armazenamento na Área 500.
Pelo fundo da torre sai uma corrente contendo o solvente, o DMF adicionado na torre anterior e alguns contaminantes. No fundo da torre também está o refervedor de fundo (P-40013) que utiliza como utilidade quente vapor de baixa, mantendo o fundo com uma temperatura de 163,81°C. Por conter contaminantes e DMF, parte da corrente reciclada para a T-40003 pela bomba de fundo (B-40005) deve ser descartada para ETDI, evitando o acúmulo destes no processo.
3.3. Codificação dos equipamentos e instrumentos no P&ID
Para identificação dos equipamentos e instrumentos no P&ID foram utilizadas o mesmo padrão de tags aplicado para o PFD, com a adição de alguns novos códigos de instrumentos mostrados na Tabela 4.
Tabela 5 - Codificação dos instrumentos - P&ID
	Código
	Instrumento
	FT
	Transdutor de vazão
	FY
	Conversor de sinal elétrico em pneumático controlado por FC
	INT
	Intertravamento – Bloqueio de fluxo
	LT
	Transdutor de nível
	LY
	Conversor de sinal elétrico em pneumático controlado por LC
	PSV
	Válvula de segurança e alívio
	PT
	Transdutor de pressão
	PY
	Conversor de sinal elétrico em pneumático controlado por PC
	TSP
	Seletor de temperatura e pressão
	TSH
	Seletor de alta temperatura
	TT
	Transdutor de temperatura
	TY
	Conversor de sinal elétrico em pneumático controlado por TC
Para identificação dos sinais dos sinais transmitidos entre os instrumentos foi utilizado a simbologia descrita na Figura 4.
Figura 4 - Símbolos de sinais no P&ID
3.4. Fluxograma de tubulação e instrumentação (P&ID) – Área selecionada 
Para melhor visualização, os P&ID se encontram no anexo II.
3.5. Estratégia de controle
Para o controle efetivo da área de reação de recuperação/purificação (Área 400) diferentes malhas de controle foram instaladas.
O escopo desse item se resume aos equipamentos encontrados no DE-PID-400-03, DE-PID-40004 e DE-PID-400-05, onde se encontram a torre de separação buteno-butadieno (T-40003), a torre de recuperação de solvente(T-40004) e a unidade de compressão (UC-40001) para elevar a pressão do produto gasoso de topo da T-40003 enviando-o para o anel de combustíveis, respectivamente.
Para o controle da torre T-40003 foi estabelecida uma malha de controle com o controle da sua pressão, temperatura de topo, refluxo e nível. Vale destacar que a corrente de entrada é controlada pelo nível da T-40001 (Torre de Purificação) que se encontra em outro P&ID e não será apresentado detalhadamente nesse tópico.
O controle da pressão da torre foi estipulado uma estratégia split-range afim, além de proteger a torre de sobre pressão, também proteger o vaso de sucção do compressor de variações significativas na pressão da linha. Desta forma, foi instalado um transmissor de pressão no topo da torre e o controlador atua na PCV-40003A para aliviar a pressão para o sistema seguinte ou então para flare através da PCV-40003B numa estratégia split-range como já explicado anteriormente.
Para o controle de temperatura, foi aplicado uma cascata entre a temperatura de topo do equipamento e a vazão da descarga da bomba de refluxo B-40003A/B. Apesar do produto de interesse estar no fundo, o refervedor dessa torre tem como fluido quente uma corrente de processo se caracterizando como um trocador de calor de integração energética, e sabe-se que nunca é feito controle nesse tipo de corrente, uma vez que, ao controlar esse fluxo, alteraríamos todo o processo a montante. 
Já o controle de nível desta torre é feito através de uma estratégia simples do tipo feedback e sua variável manipulada é a vazão do produto de fundo que é carga da torre que discutiremos a seguir.
A malha de controle da torre de recuperação do solvente T-40004 é estabelecida de maneira similar à da torre anterior com apenas algumas ressalvas. Em primeiro lugar, o controle de temperatura no topo se deve ao fato do produto de interesse da nossa planta de processamento, o butadieno, sair na corrente de topo. 
Além disso, existe uma retirada lateral no prato 10, então para isso é feito um controle de nível nesse prato e quando o controlador atingir seu set-point é aberto o elemento final de controle, a válvula LCV-40011, para o vaso de acúmulo V-40007. Por sua vez, nesse vaso é feito um novo controle de nível com estratégia feedback que será responsável pelo controle do descarte do acetaldeído da torre de recuperação para a Estação de Tratamento de Despejos Industriais (ETDI). 
Por fim, o último controle diferente da torre anterior é uma purga da corrente de solvente que retorna a torre T-40003. Isto se deve ao fato do solvente ser corrente de fundo das duas torres anteriormente discutidas, e assim arrasta todos os outros resíduos de processo fazendo-se necessária uma reciclagem desse produto químico de tempos em tempos, além de evitar acúmulo no processo.
A última malha de controle discutida no presente trabalho é a da unidade de compressão UC-40001.
Essa malha é formada pelos vasos de sucção e descarga do compressor, o air-cooler de resfriamento da descarga do compressor e o próprio equipamento mecânico, formando a unidade de compressão UC-40001.
Basicamente, o controle de pressão dessa unidade é feito no vaso de sucção através de um controle override com a vazão da corrente de entrada do compressor. Essa estratégia de controle é utilizada no intuito da máquina enxergar o menor sinal que chegar em seu transdutor seletor de menor sinal e ser capaz de variar sua rotação para mais ou menos conforme for a solicitação da planta no momento.
Nos vasos de sucção e descarga é necessário um controle de nível feedback para evitar qualquer tipo de líquido no compressor, evitando danos em sua estrutura mecânica, como falhas em suas pás, por exemplo, e outros. Assim através das LCV-40007 e LCV-40008 todo líquido é eliminado dos vasos para a ETDI.
Por último, deve-se destacar o controle antisurge do compressor. Este fenômeno acontece exatamente, quando a pressão que o gás adquire na saída do difusor não é o suficiente para vencer aquela existente no meio seguinte, ou seja, na descarga da máquina, e é nesse momento que há a frenagem da corrente de gás mesmo com o compressor rodando. Instantaneamente ocorre problemas de turbilhonamento do gás dentro do compressor e inicia-se o seu refluxo para a sucção. A pressão na descarga cai, restabelecendo a corrente de fluxo até entrar novamente em surge, formando um ciclo perigoso.
Portanto, esse fenômeno é bastante prejudicial e necessita ser evitado a qualquer custo porque quando o compressor entra em surge, as pressões e vazões do gás pulsam, os rotores entram em vibração anormal e a intensidade do ruído pode atingir níveis anormais e pode ocorrer danos por contato entre as partes fixas e moveis da máquina.
Para isso há um controle feedback de vazão que enxerga essa variação na descarga e corrige abrindo a válvula de controle, FCV-40014, que desvia parte desse fluxo para a corrente a montante do vaso de sucção evitando a formação do fenômeno do surge no compressor.
4. FOLHA DE EQUIPAMENTOS
Na Tabela 5 pode ser observada a lista de todos equipamentos da planta. Alguns equipamentos têm suas folhas de especificações disponíveis no Anexo III.
Tabela 6 - Lista de equipamentos
	Código
	Descrição do Equipamento
	Código
	Descrição do Equipamento
	B-10001 A/B
	Bomba Centrífuga de etanol para reação 1
	P-40003
	Refervedor da T-40001
	B-10002 A/B
	Bomba Centrífuga de etanol fresco para reação 2
	P-40004
	Refervedor de integração da T-40002
	B-10003 A/B
	Bomba Centrífuga de envio de solvente
	P-40005
	Resfriador de resíduo da T-40002
	B-10004
	Bomba Centrífuga de envio de anti-polimerizante
	P-40006
	Refervedor de integração da T-40002
	B-10005
	Bomba Centrífuga de envio de anti-polimerizante
	P-40007
	Refervedor de integração da T-40002
	B-40001
	Bomba centrífuga derefluxo da T-40001
	P-40008
	Condensador de topo da T-40002
	B-40002
	Bomba centrífuga de refluxo da T-40002
	P-40009
	Condensador de topo da T-40003
	B-40003
	Bomba centrífuga de refluxo da T-40003
	P-40010
	Refervedor da T-40003
	B-40004
	Bomba centrífuga de refluxo da T-40004
	P-40011
	Condensador de topo da T-40004
	B-40005
	Bomba de recuperação do solvente
	P-40012
	Aquecedor de butadieno
	B-40006
	Bomba de contaminantes para ETDI
	R-20001A/B
	Reator de desidrogenação de etanol
	B-40007
	Bomba centrífuga de fundo da T-40003
	R-30001A/B
	Reator catalítico de acetaldeído e etanol
	B-50001
	Bomba centrífuga de envio de produto
	T-40001
	Torre de purificação
	B-50002
	Bomba de envio de produto para reprocessamento
	T-40001
	Torre de separação Buteno-Butadieno
	C-20001-01
	Compressor de 1° Estágio
	T-40002
	Torre de recuperação de solvente
	C-20001-02
	Compressor de 2° Estágio
	T-40002
	Torre de separação Acetaldeído-Etanol/Água
	C-40001
	Compressor de topo da T-40003
	TQ-10001 A/B/C
	Tanque de armazenamento de etanol
	EF-50001A/B
	Esferas de armazenamento de butadieno
	TQ-10002 A/B
	Tanque de armazenamento de N-N-Dimetilformamida (DMF)
	EF-50002
	Esfera de armazenamento de butadieno não-especificado
	TQ-10003 A/B
	Tanque de armazenamento de Terc-Butil-Catecol (TBC);
	P-20001
	Pré-aquecedor de etanol
	V-20001
	Vaso separador de acetaldeído e hidrogênio
	P-20002
	Vaporizador de etanol;
	V-20002
	Vaso nocaute 1º estágio
	P-20003
	Superaquecedor de etanol
	V-20003
	Vaso separador de acetaldeído e hidrogênio
	P-20004
	Resfriador de carga do processo
	V-20004
	Vaso nocaute 2º estágio
	P-20005
	Resfriador 1º estágio
	V-20005
	Vaso separador de acetaldeído e hidrogênio
	P-20006
	Resfriador 2º estágio
	V-20006
	Vaso acumulador de Acetaldeído/Etanol
	P-30001
	Pré-aquecedor de acetaldeído/etanol
	V-40001
	Vaso de topo da torre T-40001
	P-30002
	Pré-aquecedor de acetaldeído/etanol
	V-40002
	Vaso de topo da torre T-40002
	P-30003
	Vaporizador de acetaldeído/etanol
	V-40003
	Vaso de topo da torre T-40003
	P-30004
	Superaquecedor de acetaldeído/etanol
	V-40004
	Vaso de topo da torre T-40004
	P-40001
	Resfriador de topo da T-40001
	V-40005
	Vaso nocaute do C-40001
	P-40002
	Condensador de topo da T-40001
	V-40006
	Vaso de descarga do C-40001
5. BALANÇO DE MASSA
5.1. Considerações 
Para dimensionar as válvulas de controle e de segurança, é necessário um balanço preliminar na planta. Como as duas válvulas escolhidas para serem calculadas se encontram na área 200, o balanço será feito até o vaso V-20001.
Para tal, será utilizado como base de cálculo uma corrente de etanol na entrada do trocador P-20001 de vazão de 10000 kg/h de etanol anidro. O etanol anidro utilizado como reagente foi o Etanol Anidro Combustível EAC, vendido pela BR distribuidora, com especificação de 99,3 % p/p. Desta forma, a corrente de entrada do reator R-20001 tem a seguinte composição.
Tabela 7 – Composição da corrente de entrada do reator R-20001
	Componente
	Vazão mássica (kg/h)
	C2H5OH
	9930
	H2O
	70
As massas molares utilizadas para cada componente nos cálculos de balanço de massa se encontram representadas abaixo.
Tabela 8 - Massa molar dos componentes
	Componente
	Massa molar (kg/kmol)
	C2H5OH
	46,07
	H2O
	18,02
	CH3CHO
	44,05
	H2
	2,02
5.2. Balanço da área 200-01
Para facilitar os cálculos, as correntes foram numeradas. A corrente de entrada do reator se encontra a 315°C e a 2,2 bar, com a composição da tabela 5.
Figura 5 - Esquemático do reator R-20001
A reação que ocorre nesse reator é a desidrogenação do etanol, produzindo acetaldeído e hidrogênio, com rendimento de 50%. Logo, a composição da corrente 2 de saída é:
Tabela 9 - Composição da corrente 2
	Componente
	Vazão mássica (kg/h)
	C2H5OH
	4965
	H2O
	70
	CH3CHO
	4747,3
	H2
	217,7
Após sair do reato, a corrente 2 percorre pelos trocadores de integração, passando por último pelo trocador P-20004, aonde é resfriada até 40°C, seguindo para o vaso V-20001. Foi considerado que a perda de carga no sistema é insignificante, logo, a pressão é de 7,64 bar. Como na descrição de processo nenhuma informação foi dada sobre este vaso, o mesmo foi simulado no software Aspen Plus, nas condições de temperatura e pressão citadas, para descobrir como seria a vazão e composição das correntes de topo e fundo do vaso.
Figura 6 - Esquemático do vaso V-20001
Os valores obtidos no simulador para as correntes 3, 4 e 5 estão na tabela abaixo.
Tabela 10 - Composição das correntes do vaso V-20001
	
	Vazão mássica da corrente (kg/h)
	Componente
	3
	4
	5
	C2H5OH
	4965
	477,5
	4487,5
	H2O
	70
	17,0
	53,0
	CH3CHO
	4747,3
	2469,8
	2277,5
	H2
	217,7
	217,6
	0,1
Admitiu-se que na etapa de compressão todo o hidrogênio é retirado e perde-se 5% de etanol e acetaldeído. Dando continuidade no balanço de massa. Alimentam o vaso V-20006 a corrente de fundo da do vaso V – 20001, a saída do sistema de compressores, uma corrente de refluxo vinda da torre T- 40002 e etanol da área de armazenamento, que garante a razão entre etanol e acetaldeído necessária para a melhor conversão da segunda reação, esta razão é de 2,5. 
Somando estas correntes obtemos a corrente de saída do vaso V-20006 que corresponde a alimentação do reator R-30001. 
Tabela 11 - Corrente de entrada no segundo reator R-30001
	Componente
	Vazão mássica (kg/h)
	C2H5OH
	11559,5
	H2O
	115,80
	CH3CHO
	4623,81
Sabendo que a conversão da reação é de 44,5% e que o reagente limitante é o Acetaldeído. Obtemos no reator 2525,23kg/h de butadieno. Este passa por duas torres de destilação a T-400001 onde sua recuperação é de 95%, e na segunda onde a sua recuperação é de 99%, como representado na tabela:
Tabela 12- Balanço de butadieno nas torres de destilação
	Torres
	Entra (kg/h)
	Recuperação
	Sai (kg/h)
	T-40001
	2525,23
	95%
	2398,97
	T-40003
	2398,97
	99%
	2374,98
Após as duas etapas de purificação, temos 2374,98 kg/h de butadieno. Então considerando a base de cálculo admitida no início do balanço, a produção de 1,3 Butadieno com 99,6% é de 2384,5kg/h. 
Considerando que a capacidade da planta é de 180,58 ton/dia, podemos calcular assim, a quantidade real aproximada de etanol que entra como reagente no primeiro reator e outras vazões de interesse. Possibilitando o dimensionamento de equipamentos e instrumentos da planta.
Tabela 13 - Produção de 1,3 - Butadieno da Planta
	Produção de Butadieno
	Ton/dia
	180,58
	kg/h
	7524,17
Tabela 14- Valores de vazão da matéria prima final
	
	Matéria prima (kg/h)
	Butadieno (kg/h)
	Base de cálculo
	10000
	2384,5
	Produção da Planta
	31554,48
	7524,17
6. FOLHA DE INSTRUMENTOS
6.1. Instrumentos
As folhas de dados dos instrumentos de medição de pressão e temperatura da área 400-02 encontram-se no Anexo IV. Os instrumentos escolhidos foram os das torres T-40003 e T-40002. Os medidores de vazão e nível não foram feitos devido a complexibilidade dos cálculos envolvidos.
6.2. Controladores 
Para a área que foi elaborado o P&ID (Área 400-02) foi gerada a lista de controladores mostrada na Tabela 14.
Tabela 15 - Controladores da Área 400-02
	Identificação
	Variável Controlada
	Variável Manipulada
	PIC-40003
	Pressão da T-40003
	Vazão de vapor para V-40005
	FIC-40009
	Vazão de refluxo da T-40003
	Vazão de refluxo da T-40003
	TIC-40007
	Temperatura de topo da T-40003
	Vazão de refluxo da T-40003
	LIC-40005
	Nível do V-40003
	Vazão de refluxo da T-40003
	LIC-40006
	Nível da T-40003
	Vazão de produto de fundo da T-40003
	LIC-40009
	Nível da T-40004
	Vazão de produto de fundo da T-40004
	FIC-40013
	Vazão de descarte de TBC
	Vazão de descarte de TBC para ETDI
	FIC-40012
	Vazão de utilidade quente do refervedor da T-40004
	Vazão de vapor de baixa pressão
	LIC-40012
	Nível do V-40007
	Vazão de descarte de acetaldeído para ETDI
	TIC-40008
	Temperatura de Butadieno para armazenamento
	Vazão de vapor de baixa pressão
	PIC-40005
	Pressão do V-40004
	Vazão de vapor para ETG
	PIC-40004
	Pressão do V-40005
	Velocidade de rotação do C-40001
	FIC-40010
	Vazão a montantedo compressor
	Velocidade de rotação do C-40001
	LIC-40007
	Nível do V-40005
	Vazão de descarte de líquido para ETDI
	FIC-40014
	Vazão na descarga do compressor
	Vazão de descarga no compressor
	LIC-40008
	Nível do V-40006
	Vazão de descarte de líquido para ETDI
6.3. Válvulas de controle (especificação do Cv) 
Para a especificação de uma válvula de controle, foi necessário fazer algumas considerações. Sabe-se que para a correta especificação do diâmetro nominal de uma válvula de controle, requer inicialmente o cálculo do coeficiente de vazão Cv. Este está relacionado diretamente ao tipo de válvula e a sua área de passagem e basicamente exprime a capacidade de vazão. É definido como o número de galões por minuto de água à temperatura de 60 °F que passa através da válvula, considerando-se uma queda de pressão de 1 psi. Para o cálculo de Cv, deve-se fazer um levantamento das variáveis de processo o mais próximo possível da operação.
Para o cálculo de Cv, devem-se ter as seguintes informações:
I. Dados do fluxo
a. Vazão máxima, normal e mínima
b. Pressão à montante e à jusante para a vazão máxima, normal e mínima
c. Temperatura do fluxo
II. Propriedades do fluido
a. Identificação do fluido
b. Estado do fluido (gasoso ou líquido); densidade, peso específico
c. Viscosidade
d. Pressão de vaporização
III. Dados da tubulação
a. Diâmetro da entrada e da saída
A válvula dimensionada foi escolhida em um ponto do onde não teríamos dificuldade de encontrar dados das propriedades físico-químicas das correntes. Logo foi escolhido na área 100 a válvula FCV-10001 que controla a vazão de etanol que entra no reator R-20001. Pelo balanço de massa realizado temos a vazão de etanol de 10000 Kg/h. 
Figura 7 - Esquemático da válvula de controle
A pressão de saída da bomba é de 7,62 bar e pode-se considerar que ela se encontra a temperatura ambiente de 25°C. A composição da corrente é a mesma da citada na tabela 13, pois trata-se de etanol anidro.
Tabela 16 – Condições da corrente de etanol
	Entrada de etanol no R-20001
	Temperatura (°C)
	25
	Pressão (kPa)
	7,62
	Vazão mássica (kg/h)
	31554,48
Dessa maneira, procede-se o cálculo do Cv da válvula; adotando-se para a vazão máxima, segundo recomendações de segurança de projeto, colocou-se 20% a mais da vazão normal e para a vazão mínimo ficou como 50% da vazão normal.
Com isso, utilizando o software ValSpeq calculou-se o valor do Cv da válvula de controle. Foi considerado uma queda de pressão de 1 Kgf/cm2, visto que para estes sistemas a queda de pressão recomendada pela literatura é pequena. Os dados de viscosidade também foram retirados da FISPQ. Na figura abaixo é mostrado os cálculos do software.
Figura 8 - Resultado do simulador
Após o cálculo de Cv, que ficou em torno de 40,87 para uma vazão normal, buscou-se uma válvula de controle que atendesse o serviço. De acordo com o fornecedor Spirax Sarco, tem-se a seguinte tabela que é apresentada a seguir. Para esses sistemas de medida de vazão, deseja-se uma válvula abertura de igual percentagem, para resposta rápida para qualquer variação no processo. Além disso, recomenda-se escolher um Cv nominal sempre maior que o calculado. Com essas premissas estabelecidas, na Figura grifado o diâmetro da válvula escolhida, que foi de 2 polegadas para um Cv de 45.
Figura 9 - Tabela de Cv e diâmetro do fornecedor
Na figura 10 são apresentados os critérios para a seleção da válvula de controle pelofornecedor Spirax Sarco. Após estes critérios são apresentadas algumas características da válvula e finalmente a folha de especificação da válvula escolhida de acordo com os critérios do fornecedor.
Figura 10 - Critério de seleção do Fornecedor
Figura 11 – Folha de dados do fornecedor
	
	UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
	Folha
	38 de 70
	
	CURSO
	 ENGENHARIA QUÍMICA
	
	Disciplina
	 INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
	
	PROGRAMA
	 IMPLANTAÇÃO DE UMA PLANTA DE PRODUÇÃO
	
	Depart.
	OPERAÇÕES E PROCESSOS INDUSTRIAIS
	Unidade
	PLANTA DE 1,3-BUTADIENO
	
	ORIGINAL
	REV A
	REV B
	REV C
	REV D
	REV E
	REV F
	REV G
	REV H
	DATA
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	EXECUÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	VERIFICAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	APROVAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
AS INFORMAÇÕES DESTE DOCUMENTO SÃO PROPRIEDADES DA UERJ, SENDO PROIBIDA A UTILIZAÇÃO FORA DA SUA LOCALIDADE.
Figura 12 - Folha de especificação da válvula de controle
6.4. Válvula de segurança (especificação do Cv)
Para o cálculo da PSV, escolheu-se o vaso V-20001 da área 200. A principio, resgatamos a tabela do balanço de massa que a presenta as correntes 3, 4 e 5 que entram e saem do Vaso V-20001. Consideramos a vazão de produção da planta, 180,58 ton/ano para calcular as vazões reais deste vaso.
Tabela 17 -Dados de vazão mássica do V-20001
	
	Vazão mássica das correntes (kg/h)
	Componente
	3
	4
	5
	C2H5OH
	15777,24
	1517,35
	14259,89
	H2O
	222,44
	54,02
	168,42
	CH3CHO
	15085,46
	7848,26
	7237,19
	H2
	691,78
	691,47
	0,32
Com os valores de massa específica calculou-se a vazão volumétrica:
Tabela 18 - Dados de Vazão volumétrica do V-20001
	Componente
	Vazão de Líquidos (kg/h)
	Massa específica (kg/m³)
	Vazão volumétrica (m³/h)
	C2H5OH
	14259,89215
	789
	18,07337407
	H2O
	168,4176677
	1000
	0,168417668
	CH3CHO
	7237,193172
	788
	9,184255295
Para o dimensionamento do vaso, pegou-se a massa dos componentes líquidos. Considerando que o tempo de residência no vaso é de 15 minutos e que o volume útil do vaso é de 30%. 
Tabela 19 -Volume e tempo de residência do V-20001
	Componentes
	Vazão volumétrica (m³/min)
	Tempo de residência (min)
	Volume (m³)
	C2H5OH
	0,3012
	15
	4,518
	H2O
	0,0028
	15
	0,042
	CH3CHO
	0,1531
	15
	2,296
	Total
	
	
	6,857
Sendo o valor de volume encontrado correspondente a 30% do vaso, tem-se que:
Admitiu-se que o tampo do vaso é elíptico do tipo 2:1. 
Admitiu-se também que a relação L/D=1,5. Sendo assim, foram calculados o volume total e o diâmetro do vaso. 
Toda a área do vaso será considerada área molhada. Para o cálculo da área molhada sabe-se que a altura do tampo elíptico 2:1 é obtida por h=D/4. 
Com o valor de área molhada podemos calcular a vazão requerida de alívio. Pela fórmula: onde A é a área molhada em ft². A Área molhada é 266,945ft²
As dimensões da válvula podem sem conferidas no relatório a seguir que foi obtido através do programa PRV²SIZE utilizando o valor de CFH encontrado. Foi estimado o valor de sobrepressão sendo 10% do set de pressão.
Figura 13-Folha de especificação da válvula de segurança
7. HAZOP
O objetivo da HAZOP –Análise de Perigos e Operabilidade – está na identificação dos perigos e dos problemas de operabilidade de uma instalação de processo. A metodologia está baseada em um procedimento que gera perguntas de maneira estruturada e sistemática através do uso apropriado de um conjunto de palavras guias.
Dessa forma, a HAZOP busca investigar de forma minuciosa e metódica cada segmento de um processo, buscando descobrir todos os possíveis desvios das condições normais de operação, identificando as causas responsáveis e possíveis consequências. Uma vez identificadas as causas e consequências, busca-se estabelecer medidas para eliminar ou controlar o perigo. Sendo assim, percebe-se a importância da técnica HAZOP, que identifica os perigos que possam colocar em risco os operadores e os equipamentos da instalação, como também os problemas de operabilidade, que embora não sejam perigosos, podem causar perda de produção.
7.1. Principais Palavras Guias
Tabela 20 - Palavras Guias
	Palavras Guias
	Desvio
	Nenhum
	Negação das intenções de projeto
	Menos
	Redução quantitativa de uma variável ou propriedade física importante
	Mais
	Aumento quantitativo de uma variável ou propriedade física importante
7.2. Seleção do Nó
Um nó pode ser um subsistema, assim como partes de um equipamento ou acessórios. Logo, a seleção dos pontos do processo onde os desvios serão analisados é de extrema importância. A boa escolha dos nós permitirá a realização de um estudo completo, mas com a otimizaçãodos recursos.
Para o trabalho em questão, buscou-se um equipamento da área onde foi feito o P&ID para a realização da HAZOP. Dessa forma, escolheu-se a torre de separação buteno-butadieno. A Figura 14 é destacado o nó escolhido para a realização da HAZOP.
Figura 14 - Nó escolhido
7.3. Planilha de HAZOP
A planilha da HAZOP pode ser conferida no Anexo V deste trabalho. Para a avaliação do risco, admitiu-se a classificação mostrada na Tabela 20.
Tabela 21 - Categorias de frequência
8. BIBLIOGRAFIA
[1] 1,3-Butadieno - ToxFAQs™ . (s.d.). Acesso em 20 de novembro de 2018, disponível em https://www.atsdr.cdc.gov/toxfaqs/ToxFAQS_Foreign_Language_PDFs/tfacts28_portuguese.pdf
[2] FIT Butadieno. (s.d.). Acesso em 20 de novembro de 2018, disponível em cetesb sp: https://cetesb.sp.gov.br/laboratorios/wp-content/uploads/sites/24/2013/11/Butadieno.pdf
[3] FISPQ Etanol Anidro USP. Acesado em 10 de dezembro de 2018, disponível em http://sites.ffclrp.usp.br/cipa/fispq/Etanol.pdf 
[4] FISPQ Etanol Anidro Combustível EAC da BR Distribuidora. Acessado em 10 de dezembro de 2018, disponível em http://www.br.com.br/wcm/connect/0b7e2011-1025-4785-bfd9-d3b78f1e44cf/fispq-comb-etanol-etanol-anidro-combustivel-eac.pdf?MOD=AJPERES&CVID=mbuZhJI&CVID=lZfF75. 
ANEXO I
Diagrama de Fluxo de Processo
	
	UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
	Folha
	46 de 70
	
	CURSO
	 ENGENHARIA QUÍMICA
	
	Disciplina
	 INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
	
	PROGRAMA
	 IMPLANTAÇÃO DE UMA PLANTA DE PRODUÇÃO
	
	Depart.
	OPERAÇÕES E PROCESSOS INDUSTRIAIS
	Unidade
	PLANTA DE 1,3-BUTADIENO
	
	ORIGINAL
	REV A
	REV B
	REV C
	REV D
	REV E
	REV F
	REV G
	REV H
	DATA
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	EXECUÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	VERIFICAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	APROVAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
AS INFORMAÇÕES DESTE DOCUMENTO SÃO PROPRIEDADES DA UERJ, SENDO PROIBIDA A UTILIZAÇÃO FORA DA SUA LOCALIDADE.
ANEXO II
Diagrama de Tubulação e Instrumentação
	
	UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
	Folha
	57 de 69
	
	CURSO
	 ENGENHARIA QUÍMICA
	
	Disciplina
	 INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
	
	PROGRAMA
	 IMPLANTAÇÃO DE UMA PLANTA DE PRODUÇÃO
	
	Depart.
	OPERAÇÕES E PROCESSOS INDUSTRIAIS
	Unidade
	PLANTA DE 1,3-BUTADIENO
	
	ORIGINAL
	REV A
	REV B
	REV C
	REV D
	REV E
	REV F
	REV G
	REV H
	DATA
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	EXECUÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	VERIFICAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	APROVAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
AS INFORMAÇÕES DESTE DOCUMENTO SÃO PROPRIEDADES DA UERJ, SENDO PROIBIDA A UTILIZAÇÃO FORA DA SUA LOCALIDADE.
 
ANEXO III
Folha de Dados de Equipamentos
	
	UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
	Folha
	61 de 69
	
	CURSO
	 ENGENHARIA QUÍMICA
	
	Disciplina
	 INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
	
	PROGRAMA
	 IMPLANTAÇÃO DE UMA PLANTA DE PRODUÇÃO
	
	Depart.
	OPERAÇÕES E PROCESSOS INDUSTRIAIS
	Unidade
	PLANTA DE 1,3-BUTADIENO
	
	ORIGINAL
	REV A
	REV B
	REV C
	REV D
	REV E
	REV F
	REV G
	REV H
	DATA
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	EXECUÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	VERIFICAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	APROVAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
AS INFORMAÇÕES DESTE DOCUMENTO SÃO PROPRIEDADES DA UERJ, SENDO PROIBIDA A UTILIZAÇÃO FORA DA SUA LOCALIDADE.
	
	FOLHA DE DADOS DE PROCESSO
	Nº:
	REV.: 00
	
	EMPREENDIMENTO: UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
	FOLHA: 01/01
	
	PROGRAMA: IMPLANTAÇÃO DE UMA PLANTA DE PRODUÇÃO
	
	DISCIPLINA: INSTRUMENTAÇÃO CURSO: ENGENHARIA QUÍMICA
	
	UNIDADE: PLANTA DE 1,3 BUTADIENO
	
	VASO V-20001
	USUÁRIO: UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
	UNIDADE: PLANTA DE PRODUÇÃO DE 1,3-BUTADIENO
	ÁREA: 200
	ITEM Nº V-20001 QUANTIDADE: 01
	SERVIÇO: SEPARAÇÃO DE H2 DE ETANOL E ACETALDEÍDO
	OPERAÇÃO
	PRESSÃO (BAR)
TEMP. (ºC)
	NORMAL: 7,54 MÁX: 9,05 
NORMAL: 40 MÁX: 48 
	DESENHO ESQUEMÁTICO
	PROJETO
	TEMP. 48ºC
PRESSÃO: 9,05
	
	RADIOGRAFIA: 
	
	TRATAMENTO TÉRMICO: 
	
	EFIC. SOLDAS 
	
	MATERIAIS
	
	CASCO
	ESP.MIN.
CÓDIGO
	SOBRESP.
CORROSÃO
	
	
	METÁLICO
	14mm
	
	
	
	
	
	
	
	
	TAMPOS
	ESP.MIN.
CÓDIGO
	SOBRESP.
CORROSÃO
	
	
	METÁLICO
	14mm
	
	
	
	METÁLICO
	14mm
	
	
	
	
	
	
	
	
	TIPO DE TAMPOS
	
	SUPERIOR – Elíptico 2:1
	
	INFERIOR – Elíptico 2:1
	
	ISOLAMENTO TÉRMICO
	
	SIM:
	NÃO: X
	
	QUENTE:
	FRIO: 
	
	MOTIVO:
	
	UTILIDADES
	
	AQUECIMENTO
	SIM:
	NÃO: X
	
	RESFRIAMENTO
	SIM:
	NÃO: X
	
	ENCAMISAMENTO
	SIM:
	NÃO: X
	
	FLUIDO
	-
	
	
	PRESSÃO:
	TEMPERATURA:
	
	NORMAL
	-
	-
	
	MÁXIMA
	-
	-
	
	BOCAIS
	
	ITEM
	QUANT
	DIAMÊTRO
	SERVIÇO
	
	1
	1
	*NOTA 1
	ALIMENTAÇÃO
	
	2
	1
	*NOTA 1
	SAÍDA DE LÍQUIDO
	
	3
	1
	*NOTA 1
	SAÍDA DE GÁS
	
	4
	1
	*NOTA 1
	TRANSMISSOR / VISOR DE NÍVEL
	
	5
	1
	*NOTA 1
	PSV
	
	6
	1
	*NOTA 1
	VENT
	
	7
	1
	*NOTA 1
	DRENO
	
	8
	1
	*NOTA 1
	STEAM OUT
	
	9
	1
	*NOTA 1
	TRANSMISSOR DE PRESSÃO
	
	NOTA 1: ITEM DIMENSIONADO APENAS NA FASE DE DETALHAMENTO DE PROJETO.
	REVISÃO No
	1
	
	2
	
	3
	
	4
	
	5
	
	DATA
	
	
	
	
	
	EXECUÇÃO
	
	
	
	
	
	APROVAÇÃO
	
	
	
	
	
‘
ANEXO IV
Folha de Dados de Instrumentos
	
	UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
	Folha
	63 de 69
	
	CURSO
	 ENGENHARIA QUÍMICA
	
	Disciplina
	 INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
	
	PROGRAMA
	 IMPLANTAÇÃO DE UMA PLANTA DE PRODUÇÃO
	
	Depart.
	OPERAÇÕES E PROCESSOS INDUSTRIAIS
	Unidade
	PLANTA DE 1,3-BUTADIENO
	
	ORIGINAL
	REV A
	REV B
	REV C
	REV D
	REV E
	REV F
	REV G
	REV H
	DATA
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	EXECUÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	VERIFICAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	APROVAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
AS INFORMAÇÕES DESTE DOCUMENTO SÃO PROPRIEDADES DA UERJ, SENDO PROIBIDA A UTILIZAÇÃO FORA DA SUA LOCALIDADE.
	
	FOLHA DE DADOS DE INSTRUMENTOS
	REV.:
	0
	
	CLIENTE OU USUÁRIO 
	UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
	FOLHA
	1 de 2
	
	PROGRAMA OU PROJETO 
	INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
	
	ÁREA OU UNIDADE 
	PLANTA DE PRODUÇÃO DE 1,3-BUTADIENO
	UERJ
	TÍTULO 
	FOLHA DE DADOS DE PROCESSO PARA INSTRUMENTOS
	TEMPERATURA
	01
	IDENTIFICAÇÃO
	TE-407
	TE-406
	 02
	GERAL
	 FLUIDO
	PRODUTO DE TOPO DA T-40003
	PRODUTO DE TOPO DA T-40004
	 03
	
	 ESTADO FÍSICO
	VAPOR
	VAPOR
	 04
	
	 EQUIP. OU DIÂM. NOM. DA LINHA, IN
	T-40003
	T-40004
	 05
	TEMPERATURA
	OPERAÇÃO, °C
	-22,56
	-2,42
	06
	
	MÁXIMA, °C
	-18,05
	-1,94
	07
	
	MÍNIMA, °C
	-27,07
	-2,9
	08
	
	PROJETO, °C
	-35
	-10
	09
	
	ALARME
	-
	-
	-
	10
	
	
	-
	-
	-
	11
	
	PARADA
	-
	-
	-
	12
	
	PRESSÃO DE PROJETO (bar)
	5
	5
	13
	
	FLUXOGRAMA
	DE-400-PID-003
	DE-400-PID-004
	14
	
	NOTAS APLICÁVEIS
	
	
	
	
	ORIGINAL
	REV. A
	REV. B
	 REV. C
	 REV. D
	 REV. E
	DATA
	
	
	
	
	
	
	PROJETO
	
	
	
	
	
	
	EXECUÇÃO
	
	
	
	
	
	
	VERIFICAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	APROVAÇÃO 
	
	
	
	
	
	
	
	FOLHA DE DADOS DE INSTRUMENTOS
	REV.:
	0
	
	CLIENTE OU USUÁRIO 
	UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
	FOLHA
	2 de 2
	
	PROGRAMA OU PROJETO 
	INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
	
	ÁREA OU UNIDADE 
	PLANTA DE PRODUÇÃO DE 1,3-BUTADIENO
	UERJ
	TÍTULO 
	FOLHA DE DADOS DE PROCESSO PARA INSTRUMENTOS
	PRESSÃO
	01
	IDENTIFICAÇÃO
	PT-403
	
PT-405
	 02
	GERAL
	 FLUIDO
	PRODUTO TOPO DA T-40003
	VAPOR DE TOPO DO V-40004
	 03
	
	 ESTADO FÍSICO
	VAPOR
	VAPOR
	 04
	
	 EQUIP. OU DIÂM. NOM. DA LINHA, IN
	T-40003
	V-40004
	 05
	PRESSÃO MANOMÉTRICA
	OPERAÇÃO, bar
	1
	1,1
	06
	
	MÁXIMA, bar
	1,2
	1,32
	07
	
	MÍNIMA, bar
	0,5
	0,88
	08
	
	
	
	
	09
	
	ALARME
	BAIXA / MUITO BAIXA bar 
	-
	-
	10
	
	
	ALTA / MUITO ALTA bar
	-
	-
	11
	
	PARADA
	-
	-
	12
	PRESSÃO DE PROJETO, bar
	2
	2
	13
	TEMP.
	OPERAÇÃO, °C
	-22,56
	-6
	14
	
	PROJETO, °C
	-35
	-10
	15
	FLUIDO
	DENSIDADE DO LÍQUIDO A TEMP. OP. 
	-
	-
	16
	
	DENSIDADE DO LÍQUIDO A 20°C / 4°C 
	-
	615 kg/m3
	17
	
	VISCOSIDADE DO LÍQ. A TEMP. OP., (cP) 
	-
	-
	19
	
	VISCOSIDADE DO LÍQ. A 20°C, (cP) 
	-
	0.25 cP
	20
	
	PESO MOLECULAR 
	-
	54,0916 kg/kmol
	21PT. FLUIDEZ SUP. A TEMP. AMB.? (S / N) 
	N
	N
	22
	
	POLIMERIZA A TEMP. AMB.? (S / N) 
	N
	S
	23
	
	CONTÉM SÓLIDOS EM SUSPENSÃO? (S / N) 
	N
	N
	24
	
	FLUXOGRAMA
	DE-400-PID-003
	
	25
	
	NOTAS APLICÁVEIS
	
	
	
	
	ORIGINAL
	REV. A
	REV. B
	 REV. C
	 REV. D
	 REV. E
	DATA
	
	
	
	
	
	
	PROJETO
	
	
	
	
	
	
	EXECUÇÃO
	
	
	
	
	
	
	VERIFICAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	APROVAÇÃO 
	
	
	
	
	
	
ANEXO V
HAZOP
	
	UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
	Folha
	66 de 69
	
	CURSO
	 ENGENHARIA QUÍMICA
	
	Disciplina
	 INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
	
	PROGRAMA
	 IMPLANTAÇÃO DE UMA PLANTA DE PRODUÇÃO
	
	Depart.
	OPERAÇÕES E PROCESSOS INDUSTRIAIS
	Unidade
	PLANTA DE 1,3-BUTADIENO
	
	ORIGINAL
	REV A
	REV B
	REV C
	REV D
	REV E
	REV F
	REV G
	REV H
	DATA
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	EXECUÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	VERIFICAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	APROVAÇÃO
	
	
	
	
	
	
	
	
	
AS INFORMAÇÕES DESTE DOCUMENTO SÃO PROPRIEDADES DA UERJ, SENDO PROIBIDA A UTILIZAÇÃO FORA DA SUA LOCALIDADE.
	Estudos de Perigo e Operabilidade (HAZOP)
	Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Departamento de Operações e Projetos Industriais
	Equipamento:
T-40003
	Referência: DE-400-PID-003
	Data:
17/12/2018
	Engenheiros Responsáveis: Guilherme Capistrano, Laís Gracio e Raquel Galvão
	Identificação: Área 400 – Área de Recuperação/Purificação
	
	Descrição: Torre de Separação Buteno-Butadieno
	Nó 1
	PARÂMETRO
	PALAVRA-GUIA
	DESVIO
	CAUSAS
	CONSEQUENCIA
	SEV.
	FREQ.
	RISCO
	OBSERVAÇÕES E RECOMENDAÇÕES
	Pressão
	Mais
	Pressão Alta
	Válvula da saída do produto de topo e/ou do resíduo fechadas ou entupimento de suas respectivas tubulações; Falha no controlador de pressão; Falha no controlador de fluxo do condensado e/ou destilado; Falha no controle de fluxo e respectivo aumento excessivo da vazão de alimentação; Ausência/Dosagem baixa de anti-polimerizante (popcorn).
	Baixo refluxo de destilado para a coluna e nível de líquido nos pratos torna-se baixo, ambos prejudicando a eficiência;
	II
	C
	T
	Indicação e alarme de alta pressão; Abertura da válvula de controle de fluxo da corrente direcionada a ejeção na saída do vaso pós condesador de topo; 
Abertura da Válvula de Segurança localizada no vaso de condensado; Abertura parcial e manual da válvula da corrente de ejeção
	
	
	
	
	Possível ruptura ou deformação da torre.
	V
	A
	M
	
	
	Menos
	Pressão baixa
	Falha no controlador de pressão; Falha nos controladores de fluxo da parte superior da torre; Sinal indevido e/ou erro no transdutor no controlador de fluxo de butadieno (destilado) ou solvente contaminado (resíduo); Falha no controle de fluxo e respectiva diminuição da vazão de alimentação
	 
Alteração das relações líquido vapor no interior da torre promovendo a alteração das composições e da eficiência do processo de separação
	II
	D
	M
	Injeção de ar comprimido na torre; Fechamento parcial e manual da válvula da corrente de ejeção
	Nível
	Mais
	Nível Alto
	Obstrução da saída de resíduo ou falha no controle de fluxo da mesma; Obstrução no refluxo do refervedor; Entrada da torre numa vazão maior que o normal
	Observação do fenômeno de afogamento na torre.
	II
	C
	T
	 
Indicação e alarme de alto nível; Abertura da válvula de controle do fluxo de resíduo
Abertura manual da válvula da corrente de resíduo no fundo da torre 
	
	Menos
	Nível Baixo
	Falha no controle de fluxo do resíduo e/ou no refluxo do refervedor; Entrada da torre numa vazão menor que o normal
	Cavitação das bombas posteriores a torre de separação buteno-butadieno.
	III
	C
	M
	Indicação e alarme de baixo nível; Retenção da vazão do resíduo no fundo da torre
Paradas das bombas e shutdown da planta
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Temperatura
	Mais
	Temperatura Alta
	Falha no controle de vazão de utilidade no condensador de topo da torre; Falha no controle de fluxo no topo da torre ocasionando ausência de refluxo
	Falha Mecânica
	V
	B
	M
	 
Indicação e alarme de alta temperatura
Interromper o refervedor
	
	
	
	
	Estresse térmico da tubulação e do equipamento como um todo promovendo possíveis rupturas ou deformação
	V
	C
	NT
	
	Temperatura
	Menos
	Temperatura Baixa
	Falha no controle de vazão de utilidade no condensador de topo da torre; Falha no controle das correntes de integração energética do refervedor; Falha no controle de fluxo no topo da torre promovendo aumento da vazão de refluxo
	 
Diminuição/Ausência da vazão de destilado no topo da torre
	II
	C
	T
	 
Indicação e alarme de baixa temperatura
Interromper o condensador
 
	
	
	
	
	Alteração da composição das correntes e da eficiência do processo 
	II
	D
	M
	
	Fluxo
	Mais
	Mais fluxo
	Falha no controlador de fluxo da alimentação promovendo uma maior vazão de entrada; Falha no controle de fluxo no topo da torre promovendo aumento da vazão de refluxo
	Exige um nível de líquido alto na coluna
	II
	C
	T
	 
Indicação de vazão; Retenção da vazão do resíduo no fundo da torre
Fechamento manual da válvula
	
	
	
	
	Promove baixa pressão na torre
	I
	C
	T
	
	
	Menos
	Menos fluxo
	Falha no controlador de fluxo da alimentação promovendo uma menor vazão de entrada; Falha no controle de fluxo no topo da torre promovendo diminuição da vazão de refluxo
	Exige um nível de líquido baixo na coluna
	II
	B
	T
	Indicação de vazão; Abertura da válvula de controle do fluxo de resíduo no fundo da torre
Abertura manual da válvula
	
	
	
	
	Promove alta pressão na torre;
	IV
	D
	NT
	
	
	
	
	
	Não atingir o fluxo mínimo necessário à alimentação da próxima torre
	III
	C
	M
	
	
	Nenhum
	Nenhum Fluxo
	Válvula totalmente fechada da
válvula da área 400 LCV-40001 e
possível vazamento na tubulação.
	 Não ocorrerá a separação na torre T-40003
Além disso, a utilidade não será condensada.
	III
	B
	T
	By- Pass na válvula de controle LCV-40001 e material mais resistente da tubulação com maior espessura.
RevisãoIdentificaçãoFluido(Estado)Densidade
Ação em casa de 
falha
Classe de vedação
ORIGINALREV. AREV. BREV. CREV. DREV. E
DATA
PROJETO
EXECUÇÃO
VERIFICAÇÃO
APROVAÇÃO
0,8FF- Falha FechaGaxetas em grafite
Vazão(Kg/s)
Normal 
8,76
Máxima 
10,52
Mínima 
4,38
UERJ
FOLHA DE ESPECIFICAÇÃO DA VÁLVULA
CLIENTE OU USUÁRIO
UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
PROGRAMA OU PROJETO
 
INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
ÁREA OU UNIDADE
 
PLANTA DE PRODUÇÃO DE 1,3-BUTADIENO
Pressão a montante(bar)Temperatura(°C)
Normal 
25
Máxima 
50
Pressão a jusnante(kgf/cm2)
Nº
FOLHA
SEM ESCALA
TÍTULO 
VÁLVULA DE CONTROLE KEA
FCV-10001
Etanol Anidro
Mínima 
20 
Normal 
6.64
Máxima 
8,17
Mínima 
5,11
Normal 
7,64
Máxima 
9,17
Mínima 
6,11
Material: 4 = Aço carbono
ESPECIFICAÇÃO
Diâmetro da válvula: 2''
Série: K
Caracteristica : E = Igual %
Código do projeto: A = ANSI
Vedação da haste: C= Fole de selagem
Sede: T=Aço inox 431
Tipo de interno:P=Gaiola de baixo ruido
Castelo:U=Padrão
Parafusos: P= Padrão
‘
Nº DO DOCUMENTO
NOTAS GERAIS
LEGENDA
CONTROLE DE REVISÃO
REV EXEC VERIF DATA
UNIVERSIDADE DO ESTADO 
DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA
CLIENTE:
PROJETO:
UNIDADE:
ENGENHEIROS QUÍMICOS RESPONSÁVEIS:
GUILHERME TEIXEIRA MACIEL CAPISTRANO
LAÍS GRACIO LOPES
RAQUEL GALVÃO SOARES
TQ-10001A/B/C
TQ-10002
TQ-10003
1 DE-18.001-200-001
2 DE-18.001-200-002
3 DE-18.001-400-001
4 DE-18.001-500-001
B-10001A/B
B-10002A/B
B-10004
B-10003A/B
B-10005
101
FIC
9DE-18.001-200-002
102
FIC
103
FIC
104
FIC
ETANOL
DMF
TBC
PARA V-20006
PARA R-20001
DE AIC-201
PARA T-40003
PARA EF-50001
DE-18.001-100-001
TQ-10001A/B/C – Tanque de 
armazenamento de etanol;
TQ-10002A/B – Tanque de 
armazenamento de N-N-Dimetilformamida 
(DMF);
TQ-10003A/B – Tanque de 
armazenamento de Terc-Butil-Catecol 
(TBC);
B-10001 – Bomba Centrífuga de etanol 
para reação1;
B-10002 – Bomba Centrífuga de etanol 
fresco para reação 2;
B-10003 – Bomba Centrífuga de envio de 
solvente;
B-10004 – Bomba Centrífuga de envio de 
antipolimerizante;
B-10005 – Bomba Centrífuga de envio de 
antipolimerizante.
DESCRIÇÃO
UERJ
PROFESSOR MARCO GAYA
INSTRUMENTAÇÃO
TRABALHO FINAL DE 
INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
ÁREA 100 - Área de Armazenamento de 
matérias-primas
FCV-10001
FCV-10002
FCV-10003
FCV-10004
ACV-10001
I-124
I-125
I-126
I-127
‘
Nº DO DOCUMENTO
NOTAS GERAIS
LEGENDA
CONTROLE DE REVISÃO
REV DESCRIÇÃO EXEC VERIF DATA
UNIVERSIDADE DO ESTADO 
DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA
DEP. DE OPERAÇÕES E PROJETOS 
INDUSTRIAIS
CLIENTE:
PROJETO:
UNIDADE:
ENGENHEIROS QUÍMICOS RESPONSÁVEIS:
GUILHERME TEIXEIRA MACIEL CAPISTRANO
LAÍS GRACIO LOPES
RAQUEL GALVÃO SOARES
1 DE-18.001-100-001
16 DE-18.001-400-001
1
7 DE-18.001-400-0015
5
6 DE-18.001-200-002
201
PIC
R-20001 A/B
P-20001 P-20002 P-20003
5 DE-18.001-400-001
201 202
TIC TIC
2 6
6
103
TIC
PARA P-40006
DE P-40007
DE B-10001
PARA PCV-20001
PARA P-40010
DE-18.001-200-001
R-20001A/B – Reator de 
desidrogenação de etanol;
P-20001 – Pré-aquecedor de etanol;
P-20002 – Vaporizador de etanol;
P-20003 – Superaquecedor de 
etanol.
Vapor de baixa pressão
Retorno de condensado de 
vapor de baixa pressão
Dowtherm A
Retorno de Dowtherm A
1
2
5
6
UERJ
PROFESSOR MARCO GAYA
INSTRUMENTAÇÃO
TRABALHO FINAL DE 
INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
ÁREA 200 - Área de Desidrogenação do 
Etanol e Separação do Hidrogênio
TCV-20001
TCV-20002
TC
V-
20
00
3
‘
Nº DO DOCUMENTO
NOTAS GERAIS
LEGENDA
CONTROLE DE REVISÃO
REV EXEC VERIF DATA
UNIVERSIDADE DO ESTADO 
DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA
CLIENTE:
PROJETO:
UNIDADE:
ENGENHEIROS QUÍMICOS RESPONSÁVEIS:
GUILHERME TEIXEIRA MACIEL CAPISTRANO
LAÍS GRACIO LOPES
RAQUEL GALVÃO SOARES
17 DE-18.001-400-001
10 DE-18.001-200-001
2 DE-18.001-100-001
14 DE-18.001-400-001
8 DE-18.001-200-002
6 DE-18.001-200-001
8DE-18.001-200-001
202
PIC
V-20001205LIC
V-20006
204
LIC
203
LIC
V-20002
UC-20001
V-20005
V-20004
V-20003
ETDI
P-20004
253
FIC
201
LIC
C-20001-02
C-20001-01
202
LIC
DE P-40006
DE B-10001
DE V-20005
ANEL DE 
COMBUSTÍVEIS
8
204
TIC
7
DE T-40002
9 DE-18.001-100-001
PARA DESCARGA DA 
B-10001
AIC
201
203206
LIC < FIC
B-20002
B-20001
PARA P-30001
7
205
TIC
8
P-20005
7
8
206
TIT
P-20006
DE-18.001-200-002
TRABALHO FINAL DE 
INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
UERJ
PROFESSOR MARCO GAYA
INSTRUMENTAÇÃO
ÁREA 200 - Área de Desidrogenação do 
Etanol e Separação do Hidrogênio
UC-20001A/B – Unidade de compressão de 
gás;
V-20001 – Vaso separador de acetaldeído e 
hidrogênio;
V-20002 – Vaso nocaute 1º estágio;
V-20003 – Vaso separador de acetaldeído e 
hidrogênio;
V-20004 – Vaso nocaute 2º estágio;
V-20005 – Vaso separador de acetaldeído e 
hidrogênio;
V-20006 – Vaso acumulador de 
Acetaldeído/Etanol;
P-20004 – Resfriador de carga do processo;
P-20005 – Resfriador 1º estágio;
P-20006 – Resfriador 2º estágio.
Água de Resfriamento
Retorno de água de resfriamento8
7
DESCRIÇÃO
PC
V-
20
00
1
TCV-20004
LCV-20005
LCV-20004
LCV-2001
TC
V-
20
00
6
TCV-20005
LCV-20002
LCV-20003
FCV-20003
PCV-20002
PARA V-20001
M HC
202
PIC
250
FIC <
252
FIC
MHC
<
203
PIC
251
FIC
FCV-20052
FCV-20053 Unidade de Compressão
‘
Nº DO DOCUMENTO
NOTAS GERAIS
LEGENDA
CONTROLE DE REVISÃO
REV DESCRIÇÃO EXEC VERIF DATA
UNIVERSIDADE DO ESTADO 
DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA
DEP. DE OPERAÇÕES E PROJETOS 
INDUSTRIAIS
CLIENTE:
PROJETO:
UNIDADE:
ENGENHEIROS QUÍMICOS RESPONSÁVEIS:
GUILHERME TEIXEIRA MACIEL CAPISTRANO
LAÍS GRACIO LOPES
RAQUEL GALVÃO SOARES
10 DE-18.001-200-002
12 DE-18.001-400-001
15 DE-18.001-400-001
11 DE-18.001-200-001
3 5
DE B-20002
P-30001 P-30002 P-30003 P-30004
301 302
4 6
TIC TIC
5
6
303
TIC
301
PIC
PARA P-40007
DE P-40007
PARA P-40001
DE-18.001-300-001
TRABALHO FINAL DE 
INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
UERJ
PROFESSOR MARCO GAYA
INSTRUMENTAÇÃO
ÁREA 300 - Área de produção de butadieno
R-30001A/B – Reator catalítico de 
acetaldeído e etanol;
P-30001 – Pré-aquecedor de acetaldeído/
etanol;
P-30002 – Pré-aquecedor de acetaldeído/
etanol;
P-30003 – Vaporizador de acetaldeído/
etanol;
P-30004 – Superaquecedor de acetaldeído/
etanol.
Vapor de média pressão
Retorno de condensado de vapor de 
média pressão
Dowtherm A
Retorno de Dowtherm A
5
6
3
4
TCV-30001
TCV-30002
PCV-30001
TCV-30003
P-506 R-30001 A/B
404
‘
Nº DO DOCUMENTO
NOTAS GERAIS
LEGENDA
CONTROLE DE REVISÃO
REV EXEC VERIF DATA
UNIVERSIDADE DO ESTADO 
DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA
CLIENTE:
PROJETO:
UNIDADE:
ENGENHEIROS QUÍMICOS RESPONSÁVEIS:
GUILHERME TEIXEIRA MACIEL CAPISTRANO
LAÍS GRACIO LOPES
RAQUEL GALVÃO SOARES
19 DE-18.001-400-002
11 DE-18.001-300-001
DE P-30001
7
401
TIC
8
7
8
401
P-40001
P-40003
P-40002
V-40001
PIC
401
LIC
13 DE-18.001-400-002
PARA T-40003
ANEL DE 
COMBUSTÍVEIS
401
B-40001
FIC
1
2
402
TIC
402
T-40002
P-40008
V-40002
PIC
403
LIC
403
B-40002
FIC
402
14 DE-18.001-200-002
PARA V-20006
ETG
LIC
ETDI
7
8
P-40004
1
2
405
FIC
7
404
TIC
8
P-40005
P-40006
P-40007
15 DE-18.001-300-001
PARA P-30001
17 DE-18.001-200-002
PARA P-20004
7DE-18.001-200-001
DE R-20001
12DE-18.001-300-001
DE P-30003
DE P-40010
16 DE-18.001-200-001
PARA P-20001
408
FIC
DE-18.001-400-001
TRABALHO FINAL DE 
INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
UERJ
PROFESSOR MARCO GAYA
INSTRUMENTAÇÃO
ÁREA 400 - Área de Purificação/Recuperação
DESCRIÇÃO
T-40001 – Torre de purificação;
T-40002 – Torre de separação Acetaldeído-Etanol/
Água;
V-40001 – Vaso de topo da torre T-40001;
V-40002 – Vaso de topo da torre T-40002;
P-40001 – Resfriador de topo da T-40001;
P-40002 – Condensador de topo da T-40001;
P-40003 – Refervedor da T-40001;
P-40004 – Refervedor de integração da T-40002;
P-40005 – Resfriador de resíduo da T-40002;
P-40006 – Refervedor de integração da T-40002;
P-40007 – Refervedor de integração da T-40002;
P-40008 – Condensador de topo da T-40002;
B-40001 – Bomba centrífuga de refluxo da T-40001
B-40002 – Bomba centrífuga de refluxo da T-40002
Água de Resfriamento
Retorno de água de resfriamento
Vapor de baixa pressão
Retorno de condensado de vapor de baixa
7
8
1
2
TCV-40004
TC
V-
40
00
1
FVC-40001
LCV-40001
PCV-40001
LCV-40002
FCV-40002
PCV-40002
LCV-40003
FCV-40003
FCV-40005
FCV-40008
402
FIC
403
TIC
406 407
FICFIC
FC
V-
40
00
6
FC
V-
40
00
7
LIC
LCV-40004
T-40001
‘
Nº DO DOCUMENTO
NOTAS GERAIS
LEGENDA
CONTROLE DE REVISÃO
REV EXEC VERIF DATA
UNIVERSIDADE DO ESTADO 
DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA
CLIENTE:
PROJETO:
UNIDADE:
ENGENHEIROS QUÍMICOS RESPONSÁVEIS:
GUILHERME TEIXEIRA MACIEL CAPISTRANO
LAÍS GRACIO LOPES
RAQUEL GALVÃO SOARES
403
PIC
10
409
FIC
10
411
FIC
ANEL DE 
COMBUSTÍVEIS
1
2
18 DE-18.001-200-002
PARA EF-50001
405
PIC ETG
405
TIC
13 DE-18.001-400-001
DE T-40001
3 DE-18.001-100-001
DE B-10003
406
TIC
ETDI
T-40003
T-40004
B-40003
5DE-18.001-200-001
DE P-20001
P-40010
C-40001A/B
P-40011
B-40007
B-40004
B-40005
V-40003
V-40004
P-40009
B-40006
19 DE-18.001-400-001
PARA P-40001
9
9
407
TIC
P-40012
410
LIC
409
LIC
406
LIC
410
404
PIC
407
LIC
408
LIC
ETDI
FIC
405
LIC
1
2
DE-18.001-400-002
TRABALHO FINAL DE 
INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
UERJ
PROFESSOR MARCO GAYA
INSTRUMENTAÇÃO
ÁREA 400 - Área de Purificação/Recuperação
DESCRIÇÃO
V-40006
V-40005
T-40003 – Torre de separação Buteno-Butadieno;;
T-40004 – Torre de recuperação de solvente;
V-40003 – Vaso de topo da torre T-40003;
V-40004 – Vaso de topo da torre T-40004;
V-40005 – Vaso nocaute do C-40001;
V-40006 – Vaso de descarga do C-40001;
P-40009 – Condensador de topo da T-40003;
P-40010 – Refervedor da T-40003;
P-40011 – Condensador de topo da T-40004;
P-40012 – Aquecedor de butadieno;
B-40003 – Bomba centrífugade refluxo da T-40003;
B-40004 – Bomba centrífuga de refluxo da T-40004;
B-40005 – Bomba de recuperação do solvente;
B-40006 – Bomba de contaminantes para ETDI;
B-40007 – Bomba centrífuga de fundo da T-40003;
C-40001 – Compressor de topo da T-40003.
P-C-40001A/B-01 – Resfriador da descarga
408
TIC
PCV-40003
FCV-40009
FCV-40010
LCV-40007
LCV-40008
TCV-40005
PCV-40005
LCV-40006
FCV-40011
LCV-40010
TCV-40008
LCV-40009LCV-40009
412
FIC
TCV-40007
FCV-40012
Propano líquido
Retorno de propano vapor
Vapor de baixa pressão
Retorno de condensado de vapor de baixa
ETDI
FCV-40013
413
FIC
411
FIC
<
HC
M
P-C-40001A/B-01
408
LIC
LCV-40008
409
LIC
UC-400001
M
Hydraulic 
Variable Speed 
Driver
V-40007
P-40013
Unidade de Compressão
9
10
1
2
M Motor Elétrico
Motor Elétrico
Motor Elétrico
‘
Nº DO DOCUMENTO
NOTAS GERAIS
LEGENDA
CONTROLE DE REVISÃO
REV EXEC VERIF DATA
UNIVERSIDADE DO ESTADO 
DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA
CLIENTE:
PROJETO:
UNIDADE:
ENGENHEIROS QUÍMICOS RESPONSÁVEIS:
GUILHERME TEIXEIRA MACIEL CAPISTRANO
LAÍS GRACIO LOPES
RAQUEL GALVÃO SOARES
18 DE-18.001-400-002
20 DE-18.001-XXX-XXX
EF-50001A/B
4 DE-18.001-200-001
DE B-10005
B-50001A/B/C 
BAIA DE 
CARREGAMENTO
DE P-40012
501
AIC
AIC-50001A
B-50002A/B
REPROCESSAMENTO 
DE 1,3-BUTADIENO
FCV-50002
EF-50002
502
FCV-50001
501
FIC
FIC
ETG
501
PIC
ETG
502
PIC
PCV-50001
PCV-50002
DE-18.001-500-001
TRABALHO FINAL DE 
INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
UERJ
PROFESSOR MARCO GAYA
INSTRUMENTAÇÃO
ÁREA 500 - Área de Armazenamento de 
produtos
DESCRIÇÃO
EF-50001A/B – Esferas de 
armazenamento de butadieno;
EF-50002 – Esfera de 
armazenamento de butadieno não-
especificado;
B-50001 – Bomba centrífuga de 
envio de produto;
B-50002 – Bomba de envio de 
produto para reprocessamento.
AI
C-
50
00
1B
‘
Nº DO DOCUMENTO
NOTAS GERAIS
LEGENDA
CONTROLE DE REVISÃO
REV DESCRIÇÃO EXEC VERIF DATA
UNIVERSIDADE DO ESTADO 
DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA
DEP. DE OPERAÇÕES E PROJETOS 
INDUSTRIAIS
CLIENTE:
PROJETO:
UNIDADE:
ENGENHEIROS QUÍMICOS RESPONSÁVEIS:
GUILHERME TEIXEIRA MACIEL CAPISTRANO
LAÍS GRACIO LOPES
RAQUEL GALVÃO SOARES
DE-18.001-400-001
DE T-40001
3 DE-18.001-100-001
DE B-10003
13
403
PT
403
PIC
403
PY
I/P
409
FT
409409
I/P
FY FIC
405
LIT
450A
PI
451A
405
LIC
406
406
406
LY
LIC
LIT
I/P
PI
T-40003
P-40009
V-40003
B-40003A
P-40010
B-40007A
19 DE-18.001-100-001
PARA P-40001
FCV-40009
PCV-40003A
PCV-40003B
LCV-40006
DE-400-PID-003
T-40003 – Torre de separação Buteno-
Butadieno;
V-40003 – Vaso de topo da torre T-40003;
P-40009 – Condensador de topo da T-
40003;
P-40010 – Refervedor da T-40003;
B-40003 – Bomba centrífuga de refluxo da 
T-40003;
B-40007 – Bomba centrífuga de fundo da 
T-40003.
Envio de propano refrigerante 
Retorno de propano refrigerante
Flare
UERJ
PROFESSOR MARCO GAYA
INSTRUMENTAÇÃO
TRABALHO FINAL DE 
INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
ÁREA 400 - Área de Purificação/Recuperação
451BB-40007B
PI
450B
PI B-40003B
DE-18.001-400-00123
22 DE-18.001-100-001
DE T-40004
5DE-18.001-200-001
DE P-20001
21 DE-18.001-100-001
PARA T-40004
403 403
PAHPAL
406
LAH
406
LAL
PARA V-40005
M
M
M
M
420
PSV
421
PSV
9
10
96
96
96
96
10
9
403
PAHH
403
PALL
405 405
LAHLAL
405405
LALL LAHH
407
TE
407
TIC
‘
Nº DO DOCUMENTO
NOTAS GERAIS
LEGENDA
CONTROLE DE REVISÃO
REV DESCRIÇÃO EXEC VERIF DATA
UNIVERSIDADE DO ESTADO 
DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA
DEP. DE OPERAÇÕES E PROJETOS 
INDUSTRIAIS
CLIENTE:
PROJETO:
UNIDADE:
ENGENHEIROS QUÍMICOS RESPONSÁVEIS:
GUILHERME TEIXEIRA MACIEL CAPISTRANO
LAÍS GRACIO LOPES
RAQUEL GALVÃO SOARES
ANEL DE 
COMBUSTÍVEIS
VSD
414
FT
414
414
FIC
FY
I/P
C-40001
ETDI
408
408
408
LIT
LIC
LY
V-40005
V-40006
I/P
407
LIT
407
LIC
407
LY
I/P
FCV-40014
LC
V-
40
00
7
LCV-40008
DE-400-PID-002
V-40005 – Vaso de sucção do C-40001;
V-40006 – Vaso de descarga do C-40001;
P-C-40001A/B-01 – Resfriador de gás de descarga 
do compressor C-40001;
C-40001 – Compressor de topo da T-40003;
UERJ
PROFESSOR MARCO GAYA
INSTRUMENTAÇÃO
TRABALHO FINAL DE 
INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
ÁREA 400 - Área de Purificação/Recuperação
DE-18.001-400-00113
M
Eletric 
Variable 
Speed Driver -
EVSD
410
FT
410
FIC
425
PSV
404
PT
404
PIC
<
96
M
P-C-40001A/B-01
96
450
450
451
451
TIT TIT
TI TI
455
PIT
455
PI
407 407
LAHH LAH
404
PAH
404
PAHH
404
PAL
404
PALL
410 410
FALFAH
408 408
LAHH LAH
414 414
FALFAH
Motor 
Elétrico
UC-40001
426
PSV
1
2
96
Vapor de Baixa Pressão
Retorno de condensado de Baixa Pressão
Flare
Motor 
Elétrico
‘
Nº DO DOCUMENTO
NOTAS GERAIS
LEGENDA
CONTROLE DE REVISÃO
REV DESCRIÇÃO EXEC VERIF DATA
UNIVERSIDADE DO ESTADO 
DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA
DEP. DE OPERAÇÕES E PROJETOS 
INDUSTRIAIS
CLIENTE:
PROJETO:
UNIDADE:
ENGENHEIROS QUÍMICOS RESPONSÁVEIS:
GUILHERME TEIXEIRA MACIEL CAPISTRANO
LAÍS GRACIO LOPES
RAQUEL GALVÃO SOARES
409409
409
LY
LIC LIT
I/P
411
FT
411411
I/P
FY FIC
452B
PI
406
TE
406
TIC
PARA EF-50001
410
LIT
410
410
LIC
LY
ETDI
405
405 405
454A
PI
453A
PI
DE-18.001-500-00118
408
TIC
408
B-40005A
B-40006A
B-40004B
P-40012
V-40004
I/P
I/P
P-40011
P-40013
PIC PY
PT
TE
LCV-40009
FCV-40010
LCV-40010
LCV-40012
DE-400-PID-004
T-40004 – Torre de recuperação de solvente;
V-40004 – Vaso de topo da torre T-40004;
P-40011 – Condensador de topo da T-40004;
P-40012 – Aquecedor de butadieno;
B-40004 – Bomba centrífuga de refluxo da T-40004;
B-40005 – Bomba de recuperação do solvente;
B-40006 – Bomba de contaminantes para ETDI.
Propano líquido
Retorno de propano vapor
Vapor de baixa pressão
Retorno de condensado de vapor de baixa
Flare
UERJ
PROFESSOR MARCO GAYA
INSTRUMENTAÇÃO
TRABALHO FINAL DE 
INSTRUMENTAÇÃO DE PROCESSOS
ÁREA 400 - Área de Purificação/Recuperação
408
TY
I/P
TCV-40008
M
453B
PI B-40005B
M
M
454B
PIB-40006B
M
422
PSV
452A
PI
B-40004A
M
M
423
PSV
22DE-18.001-200-001
PARA T-40003
9
10
1
2
96
1
2
9
10
96
ETG
410410
LALLAH
2
1
412
FT
412
FIC
412
FY
I/P
DE-18.001-400-001
DE T-40003
21
409 409
LAH
406 406
TAL TAH
408
TAL
408
TAH
405 405
PALPAH
411
LIT
411
LIC
411
LY
I/P 412
LIT
412
LIC
412
LY
A1 Amostrador AM-40001
96
FCV-40012
412412
LAHLAL
T-40004
V-40007
96424
PSV
FCV-40013
ETDI
413
FT
413
FIC
413
FY
409409
LALLAHH LALL
405
PALL
405
PAHH
412412
FALLFAL
412
FAHH
412
FAH
LCV-40011
PCV-40005
I/P