Industrias_de_Processos_Quimicos

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Indústrias 
dv Processos Químicos
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Nacional
O GEN | Grupo Editorial Nacional reúne as editoras Guanabara Koogan, Santos, Roca, 
AC Farmacêutica, Forense, Método, LTC, E.P.U. e Forense Universitária, que publicam nas 
áreas científica, técnica e profissional.
Essas empresas, respeitadas no mercado editorial, construíram catálogos inigualáveis, 
com obras que têm sido decisivas na formação acadêmica e no aperfeiçoamento de 
várias gerações de profissionais e de estudantes de Administração, Direito, Enferma­
gem, Engenharia, Fisioterapia, Medicina, Odontologia, Educação Física e muitas outras 
ciências, tendo se tornado sinônimo de seriedade e respeito.
Nossa missão é prover o melhor conteúdo científico e distribuí-lo de maneira flexível e 
conveniente, a preços justos, gerando benefícios e servindo a autores, docentes, livrei­
ros, funcionários, colaboradores e acionistas.
Nosso comportamento ético incondicional e nossa responsabilidade social e ambiental 
são reforçados pela natureza educacional de nossa atividade, sem comprometer o cres­
cimento contínuo e a rentabilidade do grupo.
Indústrias 
de Processos Químicos
R. Norris Shreve
Professor emérito de engenharia química, 
Purdue University
Joseph A. Brink, Jr.
Consultor de engenharia química
Professor e decano de engenharia química 
da Washington State University
Tradução de
Horacio Macedo
Instituto de Química, UFRJ
Quarta edição
» * » m
GUANABARA
KOOGAN
Os autores e a editora empenharam-se para citar adequadamente e dar o devido crédito a 
todos os detentores dos direitos autorais de qualquer material utilizado neste livro, dispondo- 
se a possíveis acertos caso, inadvertidamente, a identificação de algum deles tenha sido 
omitida.
Titulo do original em ingles 
Chemical Process Industries 
Fourth edition
Copyright © 1977, 1967, 1956 by McGraw-Hill, Inc. 
Copyright 1954 by McGraw-Hill, Inc.
Direitos exclusivos para a língua portuguesa
Copyright © 1997 by
EDITORA GUANABARA KOOGAN LTDA.
Uma editora integrante do GEN 1 Grupo Editorial Nacional
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CIP-BRASIL. CATALOGAÇÃO-NA-FONTE 
SINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ.
S564i
Shreve, Randolph Norris, 1885-1975
Indústrias de processos químicos / R. Norris Shreve, Joseph A. Brink Jr. ; tradução Horacio 
Macedo. - [Reimpr.l. - Rio de Janeiro : Guanabara Koogan, 2012.
Tradução de: Chemical process industries, 4th 
Inclui bibliografia 
ISBN 978-85-277-1419-8
1. Tecnologia química. I. Brink. Joseph A. (Joseph Andrew), 1925-1979. II. Título.
08-0093. CDD: 660.2 
CDU: 66
mailto:gbk@grupogen.com.br
http://www.editoraguanabara.com.br
Prefácio da Nova Edição
O Shreve — Chemical Process Industries — o volume de mais ampla distribuição e de maior sucesso 
já publicado no campo da engenharia química, da química industrial e das indústrias de processos 
químicos, adquire uma nova dimensão: o acréscimo do nome de Joseph A. Brink, Jr. ao elenco de 
autores. O nove autor traz para o livro a sua grande experiência nas indústrias de processos químicos 
e na educação em engenharia química. O professor Brink — mais conhecido pelo desenvolvimento de 
excepcional equipamento para eliminação de névoas — dominou diversos processos químicos indus­
triais a fim de resolver os respectivos problemas com as suas unidades. Para relatar esses êxitos foi 
freqüentemente solicitado a escrever artigos para a imprensa técnica dos Estados Unidos e de outros 
países.
O “ Shreve” — ou agora o “ Shreve e Brink” — expandiu em grande medida a sua cobertura, 
especialmente quanto às novas indústrias químicas, graças a adições e a grandes revisões, para mos­
trar a prática corrente nesta combinação incessantemente móvel de química, engenharia química, 
fabricação e vendas. Esta quarta edição, uma obra-prima de escolha, de exposição e de apresentação, 
será útil a uma nova geração de estudantes. Será levada por eles, individualmente, como fizeram seus 
antecessores, para cada novo emprego. Nela terão informações sobre as práticas nas novas indústrias 
e obterão uma base de comparação com os problemas das usinas específicas em que estejam atuando.
Durante 30 anos a denominação indústrias de processos químicos foi popularizada por este livro, 
revisto em cada década para espelhar com fidelidade o estado corrente da arte. Dezenas de milhares 
de departamentos das indústrias de processos químicos colocarão esta nova edição nas suas estantes, 
junto com o dicionário e o catálogo telefônico, para servir de fonte de informação segura e sempre 
necessária. Nenhum dos 100.000 estudantes que usaram as três primeiras edições deste livro apren­
deu tudo que ele contém, seja nos anos de universidade, seja na sua vida profissional. Ao contrário, 
cada um encontrou no CPI exemplos novos de aplicações de matemática e de física e de desenvolvi­
mentos eficientes de processos e de usinas.
A educação em engenharia compreende cada vez mais as ciências básicas, à medida que nossa 
profissão se torna mais complicada. O jovem engenheiro químico, contudo, não deve considerar a 
solução de um problema combinado de reações, de transferência de calor e de massa, conseguida 
num computador, como um fim em si mesmo. Ele, ou ela, deve estar familiarizado com a corporifica- 
ção bem-sucedida desses princípios científicos nas indústrias, que torna possível o emprego destes 
cálculos juntamente com o julgamento de engenharia. Mesmo o mais elaborado currículo de curso de 
engenharia química deve dar ao estudante um embasamento cultural sobre as indústrias de processos 
— como se fabrica o ácido sulfúrico, como a refinação do petróleo e a indústria de soda cáustica 
foram afetadas pelo crescimento da demanda dos seus co-produtos para a fabricação de polímeros, e 
problemas análogos. Para ser bem formado o engenheiro químico necessita, além do conhecimento 
acadêmico e do bom desempenho acadêmico, ter uma apreciação do papel da profissão nas indústrias 
de processos químicos.
Para mim, um engenheiro químico com prática em diversos países, as edições anteriores foram 
constantes companheiras de viagem. Forneceram a melhor e a menor condensação prática e a apre­
sentação de informação completa sobre a fabricação química. Nesta nova edição, modernizada e 
ampliada, o CPI apresenta um tratamento ainda melhor — completa-se com dados econômicos, bi­
bliografias, fluxogramas, balanços de massa importantes, diagramas das funções de controle e outros 
auxiliares. Como um livro-texto, como um manual de consulta e como um tratado, a quarta edição 
do Chemical Process Industries servirá muito hem aos engenheiros químicos que estão refazendo boa 
parte dessas mesmas indústrias nos meados deste século. Deles serão os agradecimentos aos autores 
pelo serviço prestado, como professores e como expositores, e por esta massa de informações sobre a 
prática da engenharia química.
DONALD F. OTHMER
Professor emérito do Chemical Engineering Polytechnic Institute o f New York
Prefácio
A moléstia e a morte subseqüente do Dr. R. Norris Shreve fizeram com que a 
quarta edição do CPI aparecesse sem a sua colaboração integral. Èste livro foi, 
originalmente, fruto da sua iniciativa, e as três primeiras edições foram modela­
das por ele. Esta quarta edição segue o plano das edições anteriores.
Cada capítulo cobre uma determinada indústria de processos químicos — 
por exemplo, vidro, papel, borracha ou ácido sulfúrico — de acordo com a se­
guinte ordem: depois de uma rápida introdução, que visa a resumir a indústria, 
focaliza-se o substrato histórico dos processos específicos. Depois seguem-se 
considerações sobre empregos e economia,incluindo-se tabulações estatísticas, 
a fim de se possibilitar o julgamento sobre a importância da indústria. As ten­
dências da produção, se são crescentes ou decrescentes, são de maior importân­
cia do que simples informações sobre as libras que estão sendo produzidas de 
uma certa substância ou sobre os dólares que valem estas libras. As tendências 
são apresentadas em colunas paralelas para anos diferentes e mediante curvas 
históricas. Na seção de fabricação — pois este é um livro de engenharia química
— faz-se a atenção do leitor centralizar-se nas variações de energia, nas opera­
ções unitárias e nas conversões químicas. Em alguns processos importantes as 
principais operações unitárias e as conversões químicas são tabeladas. A divisão 
das indústrias nessas unidades é de grande ajuda para a transferência de infor­
mação de uma para outra indústria. Muitos fluxogramas atingem este objetivo de 
maneira visual. Esta divisão mostra ao leitor que a filtração, a evaporação, a 
hidrogenação e a nitração são empregadas em muitas indústrias. As matérias- 
primas são também discutidas com as relações econômicas e químicas que guar­
dam em relação aos procedimentos de fabricação.
Este livro tem diversos usos potenciais. E um texto universitário, destinado 
a dar ao jovem engenheiro químico uma certa compreensão sobre os diversos 
setores em que ele poderá vir a trabalhar ou com os quais ele poderá estar asso­
ciado. E um livro de referência para engenheiros químicos, químicos e outros 
engenheiros e para os cientistas com prática industrial. Na realidade, muitos 
profissionais que não são engenheiros químicos julgam que o livro é útil para 
ajudá-los a compreender os aspectos de engenharia química das operações de 
uma empresa. As indústrias de processos químicos empregam engenheiros me­
cânicos, elétricos e civis, além de cientistas — e também engenheiros químicos
— e estes profissionais podem ter grande lucro com o material apresentado no 
CPI e que é pertinente aos seus misteres e às suas empresas.
Desde o aparecimento da terceira edição do CPI, em 1967, a legislação e os 
acontecimentos afetaram grandemente as diversas indústrias. As restrições 
sobre a conservação e o controle do ambiente provocaram modificações de pro­
cessos e de produtos. A crise de energia da década de 1970 alterou a economia 
dos processos e o projeto das fábricas. Essas modificações levaram a muitas 
revisões da quarta edição do CPI. O Dr. George A. Hawkins, vice-presidente 
emérito para questões acadêmicas da Purdue University, fez as revisões do Cap.
4, no qual as considerações de energia são tão importantes. O Dr. Cari W. 
Hall, decano de engenharia na Washington State University, preparou a primeira 
seção do Cap. 25 sobre processamento de alimentos, que não era coberto nas 
edições anteriores. Esta importante indústria emprega cada vez mais conheci­
mentos de engenharia, e o Dr. Shreve havia planejado abordá-la nesta quarta 
edição. As contribuições destes dois grandes engenheiros são fortemente realça­
das e agradecidas.
Desejo agradecer ao Professor George T. Austin e à sua esposa, Helen 
Austin, pela revisão e releitura de muitos capítulos. Agradeço também à paciên­
cia e ao auxílio de minha esposa, Dorothy Shea Brink, durante os anos que 
foram gastos para escrever este livro. A secretária do Dr. Shreve, Elizabeth 
Prentiss, datilografou a maior parte dos manuscritos e o seu esforço foi enorme­
mente apreciado. Na página seguinte estampam-se os agradecimentos a muitos 
outros.
JOSEPH A. BRINK, JR.
Agradecimentos
Teria sido impossível escrever um livro com a ampla cobertura do Chemical 
Process Industries, nas suas quatro edições, sem a maior cooperação das com­
panhias de indústrias químicas e dos seus assalariados, muitos dos quais são 
amigos de longa data ou antigos alunos dos autores. Os créditos específicos apa­
recem nas notas de rodapé e nos fluxogramas. Mais de 100 organizações e mais 
de 200 pessoas forneceram dados técnicos, fluxogramas, esquemas, fotografias e 
conselhos. Na realidade, é uma obrigação profissional e um prazer pessoal reco­
nhecer a assistência recebida, especialmente nesta quarta edição, das seguintes 
pessoas, entre muitas outras: AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE, Mí­
riam B. Yazge; ASHLAND CHEM ICAL COMPANY, M. L. Deviney; 
BOISE CASCADE, John A. Falkowski; CALGON CORP., D. E. Noll, B. Q. 
Welder, L. J. Weaver; COLONIAL SUGAR COMPANY, Henry G. Gerstner; 
CONSOLIDATED NATURAL GAS SERVICE CO., Theodore E. Ross, Roy 
A . Sisken, Robert C. Weast; COORS PORCELAIN COMPANY, Michael J. 
Fenerty; CORNING GLASS WORKS, George W. McLellan, L . R. Schlotz- 
hauer; DENVER RESEARCH INSTITUTE, Charles H. Prien; DIAMOND 
SHAMROCK CORP., Gary A. Klein, James B. Worthington; DOW CHEMI­
CAL U.S.A .,Bob C. Mayo; E. I. DuPONT,Robert C. Forney, W. D. Lawson, 
Donald W. Lyon; ESSO RESEARCH & ENGINEERING CO., E. J. Bar- 
rasso, C. W. Smith; EXXON COMPANY, U.S.A., E. W. Squires; FREE­
PORT MINERALS CO., L. F. Good; GENERAL ELECTRIC CO., F. P. 
Bundy; GENERAL TIRE & RUBBER CO., R. W. Watkins; GREAT LAKES 
CARBON CORP., M. P. Whittaker; GREAT LAKES RESEARCH CORP.,L.
A. Bryan, M. P. Whittaker; HERCULES INC., C. W. Eilo; J. M. HUBER 
CORP., P. W. Brandon; IMS AMERICA, LTD., William A. Lockwood; IN- 
MONT CORP., Harry Burrell; ELI LILLY & CO., Mart T. Straub, H. W. 
Rhodehamel; MOBIL OIL CO., Stanley Johann; MONSANTO CO., Clayton 
F. Callis, C. Y. Shen, James R. Fair; MONSANTO ENVIROCHEM SYS­
TEMS, INC., J. R. Donovan; NORTON CO., L. J. Trostel; OLIN CORP., 
Swen W. England; OREGON STATE UNIVERSITY, J. R. Shay; PPG IN­
DUSTRIES, F. E. Button, Harry Hyman, A. E. Thompson, Joe Y. Keller; 
PROCTOR & GAMBLE CO., R. E. Hall, Bruce Martin; PURDUE UNI­
VERSITY, George A. Hawkins, Theodore J. Williams, Roy L. Whistler, Henry
B. Haas; SALT INSTITUTE, Frank O. Wood; SEM CORP., GLIDDEN- 
DURKEE, Martha L. Embree; STANDARD OIL OF CALIFORNIA, Tho­
mas C. Austin; STA N FO RD RESEARCH IN ST IT U T E , F. Y. Chan; 
STAUFFER CHEMICAL CO., H. A. Betaque; TEXASGULF, INC., E. H. 
Conroy, J . R. West; 3M COMPANY, M. W. Miller, R. M. Adams; UNION 
CARBIDE, CARBON PRODUCTS DIV.,G. B. Spence, H. B . Allport, J. R . 
Schley, L. L . Winter; UNION CARBIDE CORP., LINDE DIV., R. W. 
Hirsch, B. B. Murphy, Charles R. Baker, George M. Lukchis, Walter J. Ols­
zewski, David Sorensen, John W. Terbot; UNITED STATES DEPARTMENT 
OF AGRICULTURE, Harold Tarkow; WASHINGTON STATE UNIVER­
SITY, George and Helen Austin, Carl W. Hall, John C. Sheppard. As seguintes 
pessoas fizeram substancial contribuição; C. A. Burchsted, M. M. Eakins, Ha­
rold E. Marsh, Jr., H. A. McLain, R. C. Specht e U. B. Yeager.
Nota à Edição Brasileira
Com o intuito de aumentar a utilidade desta obra para o leitor brasileiro, 
converteram-se ao sistema internacional as unidades de medida que no original 
aparecem no sistema inglês. Tanto quanto possível, adotaram-se as unidades 
correntes na indústria — quilogramas, atmosferas, metros cúbicos por segundo 
ou litros por segundo, quilocalorias, etc. A conversão foi sistemática nos fluxo- 
gramas dimensionados, transformando-se sempre a base de cálculo numa medida 
redonda conveniente. Por exemplo, onde o fluxograma original especificava as 
grandezas necessárias para obter-se 1 ton (2.000 lb) de um produto, calcularam- 
se as grandezas necessárias para serem obtidos 1.000 kg do produto.
Alguns fluxogramas e quadros aparecem, no original, dimensionados em 
função do equipamento — com tanques para 10.000 gal, vasos de pressão a 100 
psia, etc. Nestes casos conservaram-se as bases de cálculo primitivas, para não 
alterarem-se as dimensões do equipamento mencionado. Em alguns casos espe­
ciais, raros, mantiveram-se as unidades originais acrescentando os fatores de 
conversão, para que continuassem realçados os dados redondos do texto primi­
tivo.
No corpo da obra é às vezes ambíguo o uso das unidades, especialmente de 
massa. Ocasionalmente a tonelada é a métrica, mas quase sempre é a curta (de 
2.000 lb = 907,18 kg). A traduçãoconserva esta ambigüidade a que o leitor 
deverá estar atento para não equivocar-se na conversão dos dados. Nos casos 
seguros, aparece entre parênteses a equivalência da grandeza em unidades mé­
tricas práticas.
HORACIO MACEDO
índice
1. PROCESSAMENTO QUÍM ICO, 1
Operações unitárias (princípios físicos); conversões químicas; fluxogra- 
mas; processamento químico; fontes de informação.
2. PR O C E SSA M E N T O Q U ÍM IC O E O TR A B A LH O DO E N G E ­
NHEIRO QUÍM ICO, 6
Dados químicos fundamentais; processos contínuos e processos descontí­
nuos; fluxogramas; seleção do processo químico, projeto e operação; con­
trole e instrumentação dos processos químicos; economia dos processos 
químicos; avaliação do mercado; localização da fábrica; segurança: riscos 
de incêndio ou de materiais tóxicos; construção da fábrica; direção para 
produtividade e criatividade; pesquisa e desenvolvimento; patentes; siste­
mas químicos.
3. TRATAM ENTO DE AGUA E PROTEÇÃO DO AMBIENTE, 22
Reutilização; tratamento da água; métodos de tratamento da água; desmi­
neralização; processos de precipitação; dessalinização; proteção do am­
biente; tratamento de águas industriais e de esgotos; poluição atmosférica.
4. E N E R G IA , CO M BU STÍV EIS, C O N D IC IO N A M EN TO DO AR E 
REFRIGERAÇÃO, 42
Energia; projeção das demandas de energia; combustíveis fósseis; geração 
de vapor; outras fontes possíveis de energia; condicionamento do ar; refri­
geração.
5. PRODUTOS CARBOQUIMICOS, 58
A destilação destrutiva do carvão mineral; coqueificação do carvão; desti­
lação do alcatrão do carvão; do carvão às substâncias carboquímicas.
6. GASES COM BUSTÍVEIS, 72
Gás natural; gás de coqueria; gás de água; gás de gerador; gases liquefeitos 
do petróleo; gás natural sintético.
7. GASES IN D U STRIA IS, 83
Dióxido de carbono; hidrogênio; gás de síntese; purificação do hidrogênio; 
oxigênio e nitrogênio; hélio, acetileno; dióxido de enxofre; monóxido de 
carbono; óxido nitroso.
8. CARVÃO IN D U STRIA L, 106
Negro de fumo; negro de carvão; carvão ativo; grafita natural; grafita e 
carvão artificiais; diamantes industriais.
9. INDÚSTRIAS DE CERÂMICA, 122
Matérias-primas básicas; conversões químicas, incluindo a química fun­
damental das cerâmicas; cerâmicas brancas; produtos estruturais de argila; 
refratários; produtos especiais de cerâmica; esmaltes e metais esmaltados; 
fornos.
10. Cl MENTOS PORTLAND, COMPOSTOS DE CÁLCIO E DE MAG­
NÉSIO, 138
Cimentos portland; fabricação do cimento; cal; fabricação da cal; gesso; 
diversos compostos de cálcio; cimento de oxicloreto de magnésio; com­
postos de magnésio.
11. INDUSTRIAS DO VIDRO, 159
Fabricação; métodos de fabricação; fabricação de vidros especiais.
12. CLORETO DE SODIO E OUTROS COMPOSTOS DE SODIO, 176
Cloreto de sódio ou sal de cozinha; sulfato de sódio (sal de Glauber); bis- 
sulfato de sódio; bissulfito de sódio; sulfito de sódio; hidrossulfito de só­
dio; sulfeto de sódio; hidrossulfeto de sódio; tiossulfato de sódio; silicatos 
de sódio; peróxido de sódio; perborato de sódio; amida de sódio; cianeto e 
ferrocianeto de sódio.
13. INDUSTRIAS DO CLORO E DOS ALCALIS: BARRILHA, SODA 
CAUSTICA E CLORO, 185
Fabricação da barrilha; fabricação do bicarbonato de sódio; álcalis diver­
sos; fabricação do cloro e da soda cáustica; pós alvejantes; hipoclorito de 
sódio; clorito de sódio.
14. INDUSTRIAS ELETROLITICAS, 199
Alumínio; magnésio, sódio; cloratos e percloratos; outros produtos; com­
postos orgânicos; baterias primárias e secundárias.
15. INDUSTRIAS ELETROTERMICAS, 212
Abrasivos artificiais; carbeto de cálcio; diversos produtos eletrotérmicos.
16. INDUSTRIAS DO FOSFORO, 217
Rocha fosfática e superfosfatos; superfosfatos; fabricação do ácido fosfó­
rico por via úmida, para fertilizantes e sais; fósforo e derivados puros do 
fósforo; fabricação do fósforo e de derivados puros; ácido fosfórico a par­
tir do fósforo; fosfatos de sódio; fermentos em pó; agentes fosforados anti- 
fogo.
17. INDUSTRIAS DO POTÁSSIO, 233
Cloreto de potássio; outros sais de potássio.
18. INDUSTRIAS DO NITROGÊNIO, 243
Cianamida; amónia sintética; uréia; ácido nítrico; nitrato de sódio e nitrato 
de potássio.
19. ENXOFRE E ACIDO SULFURICO, 261
Mineração e obtenção do enxofre; ácido sulfúrico; fabricação pelo pro­
cesso de contato; equipamento do processo de contato; recuperação do 
ácido sulfúrico usado; poluição com enxofre; concentração.
20. ACIDO CLORÍDRICO E DIVERSOS COMPOSTOS IN O R G Â N I­
COS, 280
Ácido clorídrico ou muriáticò; bromo; iodo; flúor e compostos fluorados; 
alumina; sulfato de alumínio e alumes; cloreto de alumínio; sais de cobre; 
compostos de molibdênio; sais de bário; sais de estrôncio; sais de lítio; 
compostos de boro; compostos de terras-raras; dicromato de sódio; peró­
xido de hidrogênio.
21. INDÚSTRIAS NUCLEARES, 297
Reações nucleares; produção dos materiais de carga ou ciclo do combustí­
vel nuclear; reatores nucleares; urânio como fonte de energia; reprocessa- 
mento de materiais nucleares; proteção contra a radioatividade; colocação 
de rejeitos.
22. EXPLOSIVOS, AGENTES QUÍMICOS TÓXICOS E PROPELENTES, 
311Explosivos industriais e militares; explosivos militares; explosivos indus­
triais; armas de guerra química; pirotécnica; fósforos; propelentes de fo­
guetes e de mísseis dirigidos.
23. INDÚSTRIAS DE PRODUTOS FOTOGRÁFICOS, 326
Fotografia colorida — teorias, materiais e processos; aplicações especiais 
da fotografia.
244 INDÚSTRIAS DE TINTAS E CORRELATOS, 339
Tintas; pigmentos; pigmentos brancos; pigmentos negros; pigmentos azuis; 
pigmentos vermelhos; pigmentos amarelos; pigmentos verdes; pigmentos 
castanhos; toners e lacas; pigmentos diversos; diluentes dos pigmentos; 
óleos; vernizes; lacas; pinturas industriais; metais revestidos; tintas de im­
primir e polidores industriais.
25. INDÚSTRIAS DE ALIMENTOS E CO-PRODUTOS, 357
Processamento do leite; carnes e aves; co-produtos de alimentos; couro; 
peles animais; curtimento; gelatina; adesivos; fabricação.
26. INDUSTRIAS AGROQUÍMICAS, 374
Pesticidas; nutrientes e reguladores vegetais; aditivos e suplementos ali­
mentares.
27. PERFUMES, AROMATIZANTES E ADITIVOS ALIMENTARES, 396
A indústria de perfumes; constituintes; veículo; fixador; substâncias odorí­
feras; processos de condensação; processos de esterificação; processos de 
Grignard; hidrogenação; processos de nitração; processos de oxidação; 
processos diversos; formulação de perfumes; qualidade do perfume; a in­
dústria dos aromatizantes; concentrados de frutas naturais; formulação de 
um aromatizante; aditivos alimentares.
28. ÓLEOS, GORDURAS E CERAS, 414
Óleos vegetais; obtenção do óleo de soja por extração a solvente; gorduras 
e óleos animais; processamento de gorduras e óleos animais; ceras.
29. SABÕES E DETERGENTES, 431
Detergentes; matérias-primas dos detergentes; fabricação dos detergentes; 
biodegradabilidade dos detergentes; alquilbenzenos de cadeia normal; áci­
dos graxos e álcoois graxos para a fabricação de detergentes e sabões; 
sabões; glicerina; fabricação da glicerina.
30. INDUSTRIAS DO AÇÚCAR E DO AMIDO, 452
Açúcar, fabricação do açúcar; amido e produtos correlatos; diversos ami-. 
dos.
31. INDÚSTRIAS DE FERMENTAÇÃO, 469
Álcool industrial; fabricação do álcool industrial; álcool absoluto ou ani­
dro; cervejas, vinhos e licores; álcool butílico e acetona; vinagre e ácido 
acético; ácido cítrico; ácido lático; enzimas.
32. DERIVADOS QUÍMICOS DA MADEIRA, 487
Destilação da madeira de lei; indústrias das madeiras moles; fabricação de 
terebintina e resinas; hidrólise da madeira; derivados da celulose; retardan- 
tes do fogo.
33. INDÚSTRIAS DE POLPA E PAPEL, 496
Fabricação da polpa para papel; fabricação do papel; papéis especiais; 
massa de papel; chapas estruturais.
34. INDÚSTRIAS DE PLÁSTICOS, 510
Processos de fabricação das resinas; produtos de polimerização por con­
densação; produtos de polimerização por adição; produtos naturais e seus 
derivados; fabricação de laminados e outros tipos; exemplos técnicos de 
intermediáriosquímicos para resinas.
35. INDUSTRIAS DE FIBRAS E DE PELÍCULAS SINTÉTICAS, 540
Polifibras e películas; fibras de poliamida ou náilon; intermediários do nái­
lon; poliésteres; acrílicos e modacrílicos; fibras vinílicas e de vinilideno; 
spandex; poliolefinas; fluorocarbonos; fibras de vidro; fibras e películas 
celulósicas; raiom e acetato; processos de fabricação de viscose; processo 
de fabricação do acetato de celulose; acabamento e tingimento dos têxteis.
36. INDUSTRIAS DA BORRACHA, 560
Estatísticas e economia; borracha natural; borrachas sintéticas; produção 
do monômero; polimerização da borracha sintética; co-polímeros de 
butadieno-estireno; borrachas de butadieno-acrilonitrila; neopreno; tiocol; 
borrachas de silicone; borracha butílica; borracha de uretana; hypalon; 
borrachas estereoespecíficas; polímeros de eteno-propeno e tripolímeros 
(EPR e EPT); reagentes no processamento da borracha; composições das 
borrachas; fabricação da borracha; compostos de látex; borracha recupe­
rada; derivados da borracha.
37. REFINAÇÃO DO PETROLEO, 583
Constituintes do petróleo, inclusive gases do petróleo; produtos da refina­
ção; refinação.
38. INDUSTRIA PETROQUÍMICA, 615
Separações físicas ou operações unitárias; conversões químicas; fabrica­
ção de produtos petroquímicos; halogenação e hidroalogenação.
39. INTERM EDIÁRIOS, CORANTES E SUAS APLICAÇÕES, 638
Intermediários; nitração; aminação por redução; aminação por amonólise; 
halogenação; sulfonação; hidrólise; oxidação; alquilação; reações de con­
densação e adição (Friedel-Crafts); conversões químicas diversas; coran­
tes; fabricação dos corantes.
40. INDUSTRIA FARM ACÊUTICA, 676
Classificação; fabricação de produtos farmacêuticos classificados pelos 
processos de conversão química; alquilações; carboxilação; condensação e 
ciclização; desidratação; esterificação (alcoólise); halogenação; oxidação; 
sulfonação; conversões químicas complexas; fermentação e processa­
mento biológico para antibióticos, drogas biológicas, hormônios e vitami­
nas; antibióticos; produtos biológicos; hormônios esteróides; vitaminas; 
extratos de plantas ou de animais.
IN D ICE ALFABÉTICO, 708
Indústrias 
de Processos Químicos
c
Processamento Químico
Este livro trata das transformações químicas de matérias-primas em produtos úteis e lucrativos. 
Alguns destes produtos serão bens de consumo e participam diretamente da vida econômica de vários 
países. Outros serão produtos intermediários ou produtos químicos destinados à manufatura de bens 
de consumo. As indústrias de produtos químicos destinam cerca de 20% da produção total a materiais 
químicos, com os produtos de umas constituindo-se matérias-primas de novas fabricações em outras; 
por isso. a industria química, como um todo, é o seu melhor cliente.
Na sua maioria, os usuários deste livro serão engenheiros químicos, ou químicos, empregados 
em diversas etapas das indústrias de processos químicos, ou estudantes de engenharia química. Re­
sumindo a definição do American Institute of Chemical Engineers,1 podemos dizer que a engenharia 
química é o ramo da engenharia relacionado com o desenvolvimento e a aplicação de processos de 
transformação em que estão envolvidas modificações químicas e algumas alterações físicas dos mate­
riais.
O desenvolvimento da engenharia química teve um grande impulso graças às análises classifica- 
tórias. feitas em 1910 e desenvolvidas mais tarde, nas quais as modificações físicas pertinentes ao 
trabalho do engenheiro nas indústrias químicas foram englobadas nas chamadas operações unitárias. 
Esta análise foi iniciada por um grupo de professores de engenharia química do Massachusetts Insti­
tute of Technology liderado por W. H. Walker. A denominação “ operação unitária” foi proposta por 
A. D. Little, que fora um associado industrial de Walker. Durante trinta anos ou mais, o conceito de 
operações unitárias constituiu um grande estímulo, pois classificava as transformações físicas. Com 
isso. foram estudadas individualmente a filtração, a transferência de calor e muitas outras modifica­
ções. aplicando-se as conclusões de uma indústria, ou da fabricação de um produto, a muitos outros 
produtos químicos. Pouco depois de 1930, apareceu uma classificação análoga dos processos unitá­
rios, conforme denominação de P. H. Groggins. Estes processos referem-se às transformações quí­
micas, assim como as operações unitárias são pertinentes às modificações físicas. A investigação dos 
processos unitários não estimulou tantos trabalhos quanto a investigação das operações unitárias, 
embora Groggins, o originador deste livro, e muitos outros tenham analisado os processos unitários e 
escrito sobre eles, apresentando classificações muito acuradas das modificações químicas, que servi­
ram de referência importante às indústrias dos processos baseados em modificações químicas ou 
reações.
Nas últimas duas décadas, no entanto, ocorreram numerosos avanços nas diversas divisões do 
campo da engenharia química, cujo desenvolvimento é muito rápido. Estes fatores novos e aperfei­
çoados. envolvendo transformações físicas e químicas, aparecem na quinta edição do Chemical Engi­
neers’ Handbook, de Perry,2 e em outros livros. O Quadro 1.1, arrolando as transformações físicas, 
resume a classificação dos princípios físicos da engenharia química que aparece no Perry e distingue 
entre os fundamentos científicos da engenharia química e o equipamento usado na industrialização do 
processo. Da mesma forma, a expressão “ processo unitário“ , usada para descrever as mudanças 
químicas, vem sendo substituída pela expressão conversão química, há muito usada na indústria do 
petróleo. As mudanças químicas, ou conversões químicas, estão listadas no Quadro 1.2, de acordo 
com a classificação (química) científica, segundo Perry e outros autores.
Este livro realça as conversões químicas (Quadro 1.2), que podem ser definidas como as reações 
químicas aplicadas ao processamento industrial. Incluem (1) a química fundamental de cada reação 
particular; (2) o equipamento em que ocorre a reação; e (3) a operação de todo o processo a um custo 
suficientemente baixo para ser competitivo e eficiente e levar à obtenção de lucro. Estas conversões 
não foram formuladas ou classificadas, nem científica nem quantitativamente, como as operações 
físicas, em virtude da diversidade e complexidade que apresentam; fornecem, no entanto, uma abor­
dagem poderosa de ampla utilidade no projeto de novos processos de fabricação.
As características das conversões químicas que aparecem na fabricação de produtos químicos
'Newman, Development of Chemical Engineering Education, Trans. AIChE, supl. do 34(3a), 6(1938) e 32, 568(1936).
*Chemical Engineers’ Handbook, Perry e Chilton (eds.), 5.* * ed, McGraw-Hill, 1973. Daqui por diante mencionado como “ Perry.”
2 INDÚSTRIAS DE PROCESSOS QUÍMICOS
Quadro 1.1 Princípios físicos da engenharia química
Seção do Perry
5 Mecânica dos fluidos e das partículas
Vazões, medidas, dinâmica dos fluidos e partículas
6 Transporte e armazenamento de fluidos
Bombeamento e armazenamento de líquidos e de gases mediante bombas, compressores, 
sopradores, válvulas, tubulações, tanques e reatores
7 Transporte de sólidos a granel e embalados
Transporte em esteiras, embalagem, armazenamento (transporte pneumático e fluidizado)
8 Cominuiçâo e acresçào
Britagem, moagem, agregação, granulação e transmissão
9 Geração e transporte de calor
Combustíveis, fornos, combustão, geração e transmissão de energia
10 Transmissão de calor
Transmissão de calor por condução, por convecção e por radiação
11 Equipamento de transferência de calor
Evaporadores, trocadores de calor
12 Psicrometria, resfriamento evaporativo, condicionamento de ar e refrigeração
Processos normais e criogênicos
13 Destilação (teoria e princípios básicos)
Equilíbrio vapor-líquido, destilação binária e múltipla, contínua e descontínua; destilação 
extrativa, azeotrópica e molecular
14 Absorção de gás
15 Extraçào em fase líquida
Equilíbrios de fase.sistemas de extração, métodos de projeto
16 Adsorção e troca iônica
Teoria, operação, projeto, métodos de sorção
17 Processos diversos de separação
Lixiviação, cristalização, sublimação, difusão em fase gasosa, diálise. eletrodiálise
18 Sistemas líquido-gás (equipamento)
Contato gás-líquido, dispersão e separação de fases
19 Sistemas líquido-sólido (equipamento)
Filtros e centrífugas, espessadores e clarificadores, misturadores e agitadores de pastas, 
troca iônica
20 Sistemas gás-sólido (equipamento)
Equipamento de contato para a transferência de massa e de calor
21 Sistemas gás-gás, líquido-líquido e sólido-sólido (equipamento)
Amostragem, peneiraçào, flotação por espuma, separação eletrostática * 1
Fonte: Adaptado do Perry, onde se encontram os princípios subjacentes às operações unitárias. [Perry e Fair, History of a 
Handbook, Chem. Eng. (N .Y .), 81(4), 129 (1974), tem um relato interessante das cinco edições do Perry.]
podem ser resumidas conforme está a seguir:
1. Cada conversão química tem aspectos unitários, ou assemelhados, num grupo de numerosas 
reações químicas individuais. Estes aspectos unitários, além de serem pertinentes à família química na 
sua generalidade, podem referir-se a uma variação de energia, ou a semelhanças de pressão, de tempo 
de reação, ou de equilíbrio ou de matérias-primas.
2. Muitas vezes há uma segregação na fábrica, baseada em processos químicos de conversão 
aparentados, em virtude da qual um edifício, ou uma seção de um edifício, fica dedicado à fabricação 
de vários produtos químicos mediante uma dada conversão química; por exemplo, a diazotação e 
acoplamento, a nitração, a hidrogenação, a esterifícação, a fermentação ou a alquilação.
3. Existe frequentemente uma estreita semelhança entre os diversos tipos de equipamento usa­
dos para fabricar diversos produtos mediante uma única conversão química. Por exemplo, o reator 
em ferro fundido, homogêneo, com serpentinas de arrefecimento, denominado nitrador, é usado na 
reação de nitração da manufatura de diversos produtos, como o nitrobenzeno, o nitronaftaleno e o 
TN T.
4. Quando se tem produção pequena, ou os produtos são variáveis, o equipamento pode ser 
transferido, conveniente e economicamente, da manufatura de um produto para a de outro, ambas 
baseadas numa mesma conversão química. Um dos objetivos do gerente de produção é manter todo o 
equipamento constantem ente em uso. Para isso, muitas vezes é necessário fabricar, no mesmo reator, 
primeiro um produto e depois outro — num sulfonador, por exemplo. Esta múltipla utilização do 
equipamento é aproveitada mais facilmente quando há segregação das conversões químicas.
5. A classificação das conversões químicas possibilita que o engenheiro químico infira o desem­
penho de um novo produto a partir do desempenho de um grupo de produtos numa classe de conver­
sões aparentadas. É preciso conhecer principalmente os princípios e utilizá-los. em lugar de saber 
com portam entos específicos. Este método de tratamento facilita grandemente a fabricação de qual-
PROCESSAMENTO QUtMICO 3
quer substância química mediante o conhecimento acumulado pertinente aos dados generalizados de 
uma conversão particular. Este procedimento evita a necessidade de memorização das observações 
individuais.
6. Como a classificação das conversões químicas é basicamente uma classificação química, 
realça a reação química. Em virtude de os materiais serem usualmente caros e a energia ser relativa­
mente barata, um pequeno aumento no rendimento químico afetará substancialmente o lucro da 
seqiiência de fabricação.
7. Os procedimentos inorgânicos e orgânicos não precisam ser separados na indústria. Tendo 
em vista que os equipamentos e os problemas de fabricação são frequentemente muito semelhantes 
para os produtos orgânicos e inorgânicos, pode ser vantajoso agrupá-los numa certa indústria. Por 
exemplo, as condições e o equipamento usado para a hidrogenação do nitrogênio a amónia são sur­
preendentemente análogos aos da hidrogenação do monóxido de carbono a metanol, diferindo as duas 
conversões apenas na matéria-prima inicial e no catalisador.
8 . O projeto do equipamento pode ser muitas vezes simplificado mediante generalizações prove­
nientes dos dispositivos que visam a uma conversão química e não através da consideração separada 
de cada reação. O que a experiência aconselha para um conjunto de reações assemelhadas, em con­
versões analogas, constitui um guia excelente para uma nova reação dentro do mesmo grupo. Ao 
analisar as conversões químicas, a concepção da usina será melhor, a taxa de conversão será maior e 
os custos serão mais baixos, na medida em que for mais completo o entendimento da físico-química 
subjacente aos equilíbrios e às velocidades de reação. E fundamentalmente importante conhecer a 
velocidade de reação e seu avanço no equilíbrio. Em muitos casos, conforme se comenta a propósito 
da manufatura do ácido sulfúrico pelo processo de contato (Cap. 19), as condições que aumentam a 
velocidade diminuem o avanço no equilíbrio. Por isso, tal como aparece no projeto do conversor de 
trióxido de enxofre, asseguram-se inicialmente as condições que provocam uma elevada velocidade 
de reação, o que possibilita o uso de um equipamento relativamente pequeno; depois, no final do 
processo, alteram-se as condições de modo a favorecer o equilíbrio.
Este livro, sobre indústrias de processos químicos, se caracteriza pela ampla utilização de fluxo- 
gramas para apresentar o melhor método de esquematizar os vários processos químicos efetuados na 
indústria. Nas duas primeiras edições, estes processos estão desmembrados numa sequência de ope­
rações unitárias e de processos unitários. Nesta edição, continuamos a adotar o procedimento, abre­
viando com Op uma seqiiência coordenada de operações unitárias e com Cq uma conversão química 
(processo unitário).
Alguns fluxogramas têm como suplemento uma lista resumida de etapas unitárias, como foi 
usado com êxito nas edições anteriores, apresentando um esboço das modificações químicas e físi­
cas. Esta lista é uma explicação indispensável do fluxograma. Os fluxogramas que aparecem neste 
livro são diagramas resumidos que apresentam apenas os pontos fundamentais das modificações das 
matérias-primas em produtos acabados. Quando o engenheiro químico projeta um processo químico 
para um dado produto, parte de um diagrama resumido de blocos e avança, através de fluxogramas 
cada vez mais complicados, até as plantas detalhadas necessárias para a construção efetiva da usina. 
Naturalmente, tal tipo de planta não é pertinente a um livro como este.
Quadro 1.2 Principais conversões químicas3
Acilaçâo
Alcoólise
Alquilaçào
A mi nação por redução 
Amonólise
Aromatização ou ciclizaçáo 
Calcinação 
Carboxilaçáo 
Caustifi cação
Combustão (oxidação sem controle)
Condensação
Desidratação
Diazotaçáo e acoplamento 
Dupla decomposição 
Eletrólise
Esterificação (sulfatação)
Fermentação 
Formação de silicato 
Halogenação 
Hidroformilação (oxo)
Hidrogenação, desidrogenação e hidrogenólise
Hidrólise e hidratação (saponificação, fusão alcalina)
Isomerização
Neutralização
Nitração
Oxidação (controlada)
Polimerização
Pirólise ou craqueamento
Reações Friedel-Craft
Redução
Sulfonação
Troca iônica
3Ver Perry, seção 4, cinética de reações, projeto de reator e termodinâmica. Groggins (ver as referências bibliográficas escolhi­
das deste capítulo) tem o tratamento mais completo inclusive da maioria das conversões acima mencionadas. Existem excelentes 
resumos na McGraw-Hill Encyclopedia e uma ampla cobertura de cada conversão química na Encyclopedia o f Chemical 
Technology {EXT) em ordem alfabética. Ver também o periódico Chemical Week. Neste livro, realça-se a fabricação de cada 
substância química particular na ocasião em que a conversão química referente à maior produção mássica estiver sendo abor­
dada, classificada e descrita (ver o índice).
4 INDÚSTRIAS DE PROCESSOS QUÍMICOS
Em virtude das limitações de espaço, pouco se incluiu quantoàs indústrias químicas dos outros 
países, que não os Estados Unidos. Não se tentou mencionar os nomes das companhias fornecedoras 
nos vários ramos da indústria química, embora existam referências ocasionais a uma ou outra. 
Conseguem-se listagens completas destas companhias em muitas organizações de comércio e nas 
páginas de diversas publicações químicas, inclusive o Chemical Engineering Catalog, que é também 
fonte de informação excelente sobre o equipamento.
A maior parte dos engenheiros químicos tem um contato íntimo com apenas uma indústria. 
Tendo em vista esta observação, o texto acentua não os detalhes, mas os princípios gerais dos siste­
mas característicos de um processo químico particular. Estes princípios devem ser parte do conheci­
mento operativo do engenheiro, mesmo que seja um especialista, pois muitas vezes é possível tradu­
zir para um campo um princípio que foi posto em prática num outro processo. Um conhecimento 
mais amplo sobre a indústria química em sua generalidade é essencial para o número cada vez maior 
de engenheiros químicos que ocupam posições de vendas, de executivos ou de gerência. Para todos 
estes — o especialista, o homem de vendas, o gerente — os fluxogramas propiciarão uma visão geral, 
logicamente concatenada, dos diversos processos, desde as matérias-primas até os produtos acaba­
dos, que foram convenientemente desenvolvidos no sistema competitivo dos Estados Unidos, graças 
aos estímulos econômicos e à razoável proteção das leis de patentes.
Todos os engenheiros químicos devem estar familiarizados com os preços de venda correntes das 
principais substâncias químicas com que operam. Estes preços, nos Estados Unidos, aparecem em 
jornais, como o Chemical Week e o Chemical Marketing Reporter. São precisos também levantamen­
tos estatísticos, com valores em dólares, para a estimativa apropriada de um processo ou do custo de 
um produto. Incluem-se aqui essas estatísticas, que, em virtude das demoras de compilação, são em 
geral anteriores a 1974.
A apresentação das indústrias de processes químicos mediante fluxogramas e modificações de 
energia deve levar ao acompanhamento de uma sequência organizada de etapas e não a uma tentativa 
de memorização puramente descritiva. Desta forma, acentuar-se-á o porquê e não o como dos proce­
dimentos industriais, ou seja, o pensamento aquisitivo.
Os textos e os anúncios em jornais, tal como o Chemical Engineering, o Chemical and Enginee­
ring News, o Chemical Engineering Progress e o Chemical Week, juntamente com revistas especiali­
zadas, como Modern Plastics. Sugar, Hydrocarbon Processing e muitas outras, devem ser consulta­
dos pelo engenheiro químico em busca de informação recente e de dados fundamentais sobre equipa­
mento.
Para resumir, 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 geral, 
o processamento envolve uma conversão química (ou reação), como na manufatura do ácido sulfúrico 
a partir do enxofre, por oxidação e hidratação, mas inclui também a fabricação de fibras a partir de 
materiais químicos, como a fabricação de náilon a partir da hexametilenodiamina e do ácido adípico, 
envolvendo reações químicas mais complicadas. Em todas estas operações químicas, estão intima­
mente envolvidas operações físicas, como transferência de calor e controle de temperatura (Quadro 
1. 1), que são necessárias para garantir bons rendimentos, indispensáveis nas indústrias competitivas, 
de que é exemplo a da oxidação do' dióxido de enxofre a trióxido. Em poucos casos, embora de 
grande importância para a indústria química, não estão envolvidas reações químicas, mas apenas 
modificações físicas. Ilustram tal tipo de processamento químico as destilações para separar e purifi­
car as frações de petróleo e para obter o álcool puro depois da fermentação. Outro exemplo é o da 
transferência de massa em forma líquida ou de sólidos em suspensão, de um lugar para outro ou para 
um reator químico.
FONTES DE INFORMAÇÃO
Além dos canais de comunicação, o engenheiro químico interessado tem à sua disposição diver­
sas outras fontes de informação, que podem ser atingidas. Entre elas estão as bibliotecas, grandes ou 
pequenas, públicas ou particulares. A maioria das indústrias de maior porte, com orientação cientí­
fica, tem bibliotecas especiais que atendem às suas necessidades próprias.4 Nas organizações meno­
res ou em situações em que não se dispõe de material sobre um assunto especial, os engenheiros 
podem conseguir ajuda de outras formas, seja mediante uma biblioteca local para execução de servi­
ços de empréstimos com outras^bibliotecas, seja pela filiação a organizações que oferecem serviços 
específicos aos seus membros, como o Chemists’ Club ou a Engineering Societies Library. De uma 
forma ou de outra, a operação automatizada de informações está sendo adotada por um número 
crescente de organizações. O armazenamento e a recuperação da informação podem variar desde a 
adaptação de uma única fase de uma operação, como, por exemplo, o registro dos resultados dos
■•Strauss, Strieby e Brown, Scientific and Technical Libraries: Their Organization and Management, Wiley-Interscience, 1964.
PRO CESSAM ENTO Q U ÍM IC O 5
ensaios dos compostos preparados, até um amplo sistema de recuperação de informação. O primeiro 
dicionário de química, automatizado em computador e acessível ao público, apareceu em 1974 na 
National Library of Medicine.5 E um apêndice do serviço de informações toxicológicas e dispõe de 
mecanismo de pesquisa por computador sobre 60.000 substâncias químicas. Em 1974, estavam asso­
ciadas ao empreendimento 70 organizações, incluindo indústrias, o governo e universidades. Possi­
velmente, outros serviços desse tipo aparecerão no futuro.
PERIÓDICOS
American Chemical Society (ACS), Caixa Postal 3337, Columbus. Ohio 43210.
Industrial and Engineering Chemistry (Ind. Eng. Chem.)
Industrial and Engineering Chemistry Process Design and Development (Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev.) 
Industrial and Engineering Chemistry Fundamentals (Ind. Eng. Chem. Fundam.)
Industrial and Engineering Chemistry Product Research and Development (Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev.) 
Journal o f Chemical and Engineering Data (J. Chem. Eng. Data)
Chemical and Engineering News (Chem. Eng. News)
Chemtech
American Institute of Chemical Engineers (AlChE), 345 East 47th St., New York, N. Y. 10017.
Chemical Engineering Progress (Chem. Eng. Prog.)
AlChE Journal (AIChE J.)
International Chemical Engineering (Int. Chem. Eng.)
Gulf Publishing Company, Caixa Postal 2608, Houston, Tex, 77001.
Hydrocarbon Processing (Hydrocarbon Process.)
McGraw-Hill Publications, 1221 Avenue of the Americas, New York, N. Y. 10020.
Chemical Engineering [Chem. Eng. (N. V.) ]
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c
2
Processamento Químico e Trabalho 
do Engenheiro Químico
Em 1970, trabalhavam nos Estados Unidos para mais de 50.000 engenheiros químicos.' Neste 
total, incluíram-se a indústria privada, o governo, as universidades e instituições não lucrativas. Como 
químicos ou engenheiros químicos trabalhavam cerca de 190.000 pessoas. Um inquérito sobre os 
engenheiros químicos, realizado pela Opinion Research Corporation para a AIChE, mostrou que 77% 
estavam trabalhando na industria privada1 2 3 e 23% em instituições governamentais, universidades etc., 
ou operavam por conta própria. Este levantamento incluiu também as áreas funcionais em que os 
engenheiros químicos trabalham na industria e mostrou que, tipicamente, atuam em mais de uma 
area:
O engenheiro químico deve ser treinado de modo a poder encarar a possibilidade de operar em todas 
as fases da indústria química.
A realização industrial de um processamento químico, envolvendo conversões químicas e opera­
ções físicas numa usina química, pressupõe equipamento em escala de fábrica e experiência em enge­
nharia química. Para impedir que a própria fabrica seja corroída, o engenheiro químico projetista deve 
ter escolhido os materiais de construção apropriados. A regulagem eficiente das conversões químicas 
exige instrumentos de registro e procedimentos de controle. Para evitar impurezas nocivas nas 
matérias-primas, para seguir o desenvolvimento das reações químicas e para garantir o rendimento e 
a pureza dos produtos, é indispensável a análise periódica para o controle do processo, além da 
instrumentação moderna e dos controles automáticos, baseados em padrões predeterminados pela 
pesquisa, pelo desenvolvimento e pelo projeto. E necessária uma embalagem apropriada para levar os 
bens produzidos, de forma limpa e econômica, do fabricante até o consumidor. Todos os processos 
devem ser realizados de maneira segura, para garantir os trabalhadores e a fábrica. Muitas etapas e 
muitos equipamentos numa fábrica estão garantidos por períodos limitados, fixados pelas leis de pa­
tentes americanas, de modo a proteger os processos contra uma competição excessiva e assegurar um 
retorno adequado às grandes quantias desembolsadas na pesquisa e na própria planta. Para garantir o 
progresso, propiciar os lucros continuados e substituir os processos e o equipamento obsoletos, é 
indispensável dedicar muita atenção e despender muito dinheiro com a incessante pesquisa e desen­
volvimento (P&D). As fábricas não devem permitir a descarga de materiais tóxicos no ar ou nos 
cursos de água locais, para evitar a contaminação das correntes e a interferência com os direitos dos 
vizinhos.
No Quadro 2.1 estão listados os diversos princípios básicos dos sistemas nas indústrias de pro­
cessos químicos, que complementam e suportam as operações físicas e as conversões químicas am­
plamente empregadas, as quais foram apresentadas no Cap. 1 (Quadros 1.1 e 1.2). Neste capítulo,
1Chemistry in the Economy, pág. 458. ACS, 1973; ver também Roethel e Counts, Realignments of the Chemical Profession 
Continue, Chem Eng. News, 15 dc novembro de 1971, pág. 90.
JProfile of Members, Chem. Eng. Prog., 70(3), 56(1974).
3Observe que a percentagem total, cm 1973. atinge a 207%. pois os engenheiros investigados trabalhavam em mais de uma área 
funcional. Em média, cada uma operava em cerca de duas áreas; por exemplo, um engenheiro pode trabalhar na pesquisa e 
também na administração.
Pesquisa
Desenvolvimento
Administração
Processo
Projeto
Produção
Consultoria
Vendas e negócios
Manutenção
Compras
Diversos
/%.? ;v7J:i
47% 22%
38 26
31 28
26 31
24 12
14 23
12 12
10 5
8 7
13 15
26
PROCESSAMENTO QUÍMICO E TRABALHO DO ENGENHEIRO QUÍMICO 7
Quadro 2.1 Processos químicos e trabalho do engenheiro químico
1. Dados químicos fundamentais
a. Rendimentos da reação; grau de avanço da 
reação
b. Conversão na reação; eficiência da reação evi­
denciada pelos balanços de massa
(. Cinética e catálise; velocidade da reação; rapi­
dez do avanço da reação 
d. Termodinâmica; trocas de energia envolvidas 
na reação química e a energia necessária de 
fontes externas, como calor ou potência de 
outra forma
2. Processamento descontínuo ou contínuo
3. Fluxogramas para representar um processo quími­
co e servir de base para o projeto e a operação na 
planta-piloto e na fábrica
a. Operações unitárias ou modificações físicas 
(Quadro 1.1)
b. Conversões químicas (Quadro 1.2)
c. Equipamento (ver o item 4)
d. Balanço de massa e de energia, mão-de-obra e 
utilidades
e. Mão-de-obra e utilidades
4. Escolha do processo químico, projeto e operação 
(envolvendo a aplicação à planta real de todos os 
princípios desta tabulação)
a. Escolha do processo
b. Análise estatística para planejamento e opera­
ção eficientes das plantas-piloto e de produção
c. Planta-piloto, como etapa entre o químico no 
laboratório e o engenheiro químico na 
produção
d. Equipamento
e. Corrosão pelos reagentes ou produtos; dura­
ção do equipamento e dos materiais de 
construção
/. Instrumentação do processo, automatização 
(ver o item 5)
g. Alto-vácuo
h. Pressões elevadas
i. Criogenia
j. Segregação na usina de procedimentos ou de 
equipamentos correlatos ou semelhantes; por 
exemplo, casa de destilação, casa de nitração
5. Controle e instrumentação dos processos 
químicos
a. Controle das reações por computador ou 
outros instrumentos, para assegurar a unifor­
midade dos produtos
b. Automatização: coleta de dados, dinâmica do 
processo (ver o item 4f)
6. Economia do processo químico
a. Processos competitivos
b. Materiais: balanços de materiais
c. Energia: balanços de energia
d. Mão-de-obra: dispositivos de economia de 
mão-de-obra
e. Despesas gerais: seguro, direção, consultoria, 
impostos etc.
/ . C ap ita l (em m oeda): ju ro e d e p re c ia ç ã o
g . C ap ita l: o b so le scên c ia
h. Reparos e manutenção
i. Custos globais
7. Avaliação do mercado
a. Estatísticas e crescimento
b. Estabilidade
c. Pureza e uniformidade do produto
d. Condições físicas do produto
e. Embalagem: recipientes para o produto 
/. Vendas e serviços de vendas
8. Localização da fábrica
9. Segurança: riscos, como os de incêndio e mate­
riais tóxicos
10. Construção da fábrica
a. Registrode engenheiros
11. Direção para produtividade e criatividade 
a. Treinamento de operadores
12. P esq u isa e d esen v o lv im e n to
13. P a te n te s
14. S is tem as q u ím icos
15. Fontes de informações
descrevem-se os fundamentos que caracterizam o processamento químico moderno. Como é natural, 
não é possível apresentá-los completamente, mas fazem-se referências a livros e artigos de jornal. 
Além disto, no corpo do livro, a propósito das diversas indústrias de processos químicos, serão 
usados muitos exemplos para ilustrar estes fundamentos básicos.
DADOS QUÍMICOS FUNDAMENTAIS
A química é a ciência básica sobre que repousam as indústrias de processos químicos.. A função 
do engenheiro químico é aplicar a química de um processo particular mediante o uso coordenado de 
princípios científicos e de engenharia. Para que esta ação tenha eficiência, é necessário recolher os 
resultados obtidos pelo químico, no laboratório de pesquisa, e introduzi-los num processo químico 
econômico. O engenheiro químico esta sempre preocupado com os aspectos econômicos da química 
de um processo e, por isso, leva em conta rendimentos, conversões, velocidades, expressos de dife­
rentes formas, em termos de constantes de equilíbrio, tempos de residência e velocidade de reação. A 
eficiência operacional das usinas químicas é interpretada em termos do rendimento e da conversão. 
Estes dois conceitos podem ser definidos da seguinte forma:
Rendimento percentual - 100 X -------------------------^ s j ^ p r o dntoprindpa1______ ________
moles do produto principal equivalentes à desaparição 
completa do reagente mais importante
Conversão percentual = 100 X _________ moles do produto principal_________
moles do produto principal equivalentes à carga do 
reagente mais importante
8 INDÚSTRIAS DE PROCESSOS QUÍMICOS
Por exemplo, na síntese da amónia a 150 atm e 500°C, o rendimento é freqüentemente acima de 98%. 
enquanto a conversão estará limitada pelo equilíbrio a cerca de 14%, o que significa que 86% da carga 
não reagem e devem ser recirculados. Na síntese do metanol, os números são semelhantes. O obje­
tivo do engenheiro químico responsável pelos custos é fazer a conversão aproximar-se tanto quanto 
possível do rendimento. Com a reação da amónia, o procedimento não é econômico, em virtude do 
equilíbrio desfavorável. Devido às conversões baixas na obtenção do metanol e da amónia, o equi­
pamento necessário é de quatro a cinco vezes maior do que seria preciso se as conversões fossem 
mais próximas dos rendimentos. Mediante a modificação das condições de operação, os equilíbrios 
podem ser deslocados favoravelmente, o que eleva a taxa de conversão. No caso da síntese do 
amoníaco, o efeito é conseguido mediante a elevação da pressão, o que exige, no entanto, equipa­
mento mais custoso. Além disto, com um tempo de residência suficientemente longo no equipamento, 
é possível possibilitar que a reação atinja o equilíbrio (Cap. 18).
c in é t ic a 4 A velocidade de uma reação química é, às vezes, muito baixa para ser econômica, 
sendo necessária, então, uma investigação sobre a catálise. A reação química da síntese do amoníaco 
só se tornou industrialmente econômica depois de Haber e Bosch terem mostrado que a velocidade 
de hidrogenação do nitrogênio podia ser muito aumentada pelo contato com um catalisador de ferro, 
tendo como portador pequenas percentagens de K20 e de A120 3.
BALANÇOS DE MASSA, MODIFICAÇÕES DE ENERGIA E BALANÇOS DE ENERGIA São OS COnCeitOS que 
devem estar na m ente do engenheiro quím ico que planeja com ercializar um a reação. Os princíp ios da 
term odinâm ica tam bém fornecem dados físicos e quím icos sobre reagentes e p rodutos. Além d isto , os 
cálculos term odinâm icos5 sobre a energia livre estabelecem as condições em que um a reação é p o ss í­
vel. N este livro, muitas das reações especificadas estão seguidas pelo calor de reação AH ; escreve-se 
- AH quando o sistem a perde ou desprende calor.
PROCESSOS CONTÍNUOS E PROCESSOS DESCONTÍNUOS
A tendência favorável ao processamento contínuo, em contraposição à operação descontínua6 — 
especialmente nos processos em grande escala — envolve uma instrumentação de processo que não 
apenas registra a temperatura, a pressão e o volume, mas também requer o máximo no controle de 
desvios e a correção automática de afastamentos indesejáveis frente a padrões estabelecidos. Para 
controlar os procedimentos complicados de alguns processos químicos, especialmente dos contínuos, 
estão sendo usados, em escala crescente, computadores automáticos, que economizam trabalho e 
tempo. Os processos descontínuos, a bateladas, ainda são extensamente usados, em especial quando 
a produção é pequena ou quando as razões de segurança exigem que se opere, de cada vez, com 
pequenas quantidades; é o caso de muitos explosivos. Além disto, as operações descontínuas propi­
ciam uma cinética ótima, embora variável, para as reações lentas, em contraposição ao estado per­
manente do processamento contínuo, e são freqüentemente mais fáceis de controlar.
A fabricação de muitas substâncias químicas se faz, no início, mediante operações descontínuas; 
quando o mercado se amplia, passa-se para o processamento contínuo. A redução do custo da fá­
brica, por unidade de produção, constitui, muitas vezes, o fator decisivo da mudança. À medida que 
o volume de produção aumenta, o engenheiro químico calculará o ponto em que as despesas de 
mão-de-obra, de pesquisa, de instrumentação e do equipamento contínuo justificam a operação contí­
nua, com o investimento unitário mais baixo, menor custo operacional e qualidade mais uniforme.
FLUXOGRAMAS
Os fluxogramas apresentam a sequência coordenada das conversões químicas unitárias e das 
operações unitárias, expondo, assim, os aspectos básicos do processo químico. Indicam os pontos de 
entrada das matérias-primas e da energia necessária e também os pontos de remoção do produto e dos 
subprodutos. Na avaliação global do processo, desde a concepção inicial até o fluxograma detalhado 
para o projeto e a operação da planta instalada, é preciso desenhar muitos fluxogramas. Nas etapas 
iniciais, serão de um tipo muito grosseiro, de blocos, tornando-se mais detalhados e dimensionados, 
com maior número de informações, à medida que o processo se desenvolve no sistema característico
4Smith, Chemical Engineering Kinetics, 2.a ed., McGraw-Hill, 1970; Perry, seção 4; Cooper e Jeffreys. Chemical Kinetics and 
Reactor Design, Prentice-Hall, 1973; Gogler, The Elements o f Chemical Kinetics and Reactor Calculations: A Self-Paced Ap­
proach, Prentice-Hall, 1974.
5Caswell e Smith, Thermodynamics, Ind. Eng. Chem. 57(12), 45 (1965); Coull e Stewart. Equilibrium Thermodynamics. Wiley, 
1964; Modell e Reid, Thermodynamics and Its Application in Chemical Engineering, Prentice-Hall, 1974; Reed e Coubbins, 
Applied Statistical Mechanics: Thermodynamic and Transport Properties o f Fluids, McGraw-Hill, 1973.
*Sanders, Process Instruments, Chem. Eng. News, 13 de outubro de 1969, pág. 33; Mayfield. Backup for Batches. Chem. Eng. (N. 
Y.), 81(12), 79 (1974); Herring e Shields, Development: The Automated Way, Chem. Eng. Prog., 61(6), 94 (1965).
PROCESSAMENTO Q UÍM ICO E TRABALHO DO ENGENHEIRO Q UÍM ICO 9
de uma indústria química moderna. Nenhuma outra descrição de um processo químico é tão concisa, 
ou tão reveladora do equipamento, dos detalhes operacionais e das reações gerais quanto um fluxo- 
grama bem feito, que deve incluir não só os materiais usados, mas também as exigências de mão-de- 
obra e de utilidades gerais.
SELEÇÃO DO PROCESSO QUÍMICO, PROJETO E OPEKAÇAO
O projeto inicial adequado e flexível e intrínseco a qualquer processo químico. Esta etapa inicial 
pode ser simples ou complicada, dependendo da planta e dos procedimentos exigidos. Para abordar 
instalações complicadas, existem especialistas, algumas ve/es denominados engenheiros de proces­
sos, versados nos diversos aspectos modernos do projeto de um processo químico (Quadro 2.1).A 
experiência prática e uma necessidade para o engenheiro responsável, pois ela lhe dá os meios de 
prever e resolver os problemas da planta referentes à manutenção e à operação dos diversos tipos de 
equipamento. Existem consultores especializados, quer isolados quer em empresas de engenharia 
química, para projetar e construir usinas de processamento químico.
p l a n t a s -p i l o t o 7 Como regra geral, as experiências em escala de planta-piloto são necessárias 
para preencher o vazio entre os resultados do laboratorio e o processo industrial. Por isso, o projeto e 
a experimentação em planta-piloto devem avançar passo a passo para economizar tempo e dinheiro. 
O engenheiro químico do projeto deve planejar corridas na planta-piloto usando a análise estatística 
dos procedimentos necessários para determinar as respostas às questões que envolvem a operação 
industrial eficiente. Isto pode ser feito com a despesa mais baixa possível em tempo e esforços. As 
plantas-piloto não são baratas. Alem disto, especialmente em operações novas, a planta deve ser 
construida.com equipamento feito com o mesmo material que o da planta industrial, para poder 
avaliar os aspectos da corrosão e “ cometer erros em pequena escala para fazer lucros em grande 
escala. ’ ’ 8 * 10
E também muito mais barato corrigir erros pela experimentação na planta-piloto. Em alguns 
processos químicos novos, a planta-piloto fica funcionando mesmo depois de a usina principal estar 
em operação, para que se realizem investigações sobre a melhoria do processo, conforme as suges­
tões dos departamentos de pesquisa ou de operações. E caro efetuar experiências com o processo em 
escala de fábrica. O engenheiro químico moderno não perde de vista os dados mais recentes, para 
poder ampliar8 a planta-piloto proporcionalmente à instalação maior. E desejável, finalmente, conse­
guir amostras de um produto novo fabricado na planta-piloto para ensaiar seu mercado potencial.
e q u i p a m e n t o Este livro não tem capítulos separados sobre equipamento. Considera-se mais im­
portante realçar o equipamento em conjunto, com as descrições dos vários processos e com os fluxo- 
gramas representando os processos. Por outro lado, qualquer engenheiro químico deve iniciar cedo 
sua familiarização com o equipamento industrial, como bombas, filtros-prensa. torres de destilação, 
nitradores e sulfonadores. O Chemical Engineering Catalog 10 inclui a informação apropriada sobre o 
equipamento que pode ser obtido nos diversos fabricantes.
c o r r o s ã o , m a t e r ia is d e c o n s t r u ç à o Nas usinas químicas, a realização corrente das reações 
químicas e a manutenção do equipamento dependem não apenas da resistência dos materiais, mas 
também da escolha apropriada para resistir à corrosão e opor-se aos efeitos de temperaturas e pres­
sões elevadas. A ocorrência de falhas mecânicas é rara, exceto quando o material usado na constru­
ção do equipamento, ou das edificações, sofreu uma corrosão prévia ou um enfraquecimento por 
ataque químico. Ocasionalmente, a erosão é um fator na deterioração do equipamento, em particular 
nas curvas dos reatores tubulares contínuos. Reduz-se grandemente o efeito evitando as curvas de 
raios pequenos.
Em alguns casos, não se pode impedir a corrosão, mas apenas minimizá-la. O progresso da 
engenharia química e metalúrgica levou à fabricação de muitos materiais resistentes à corrosão: aço 
recoberto por borracha, carvão aglutinado por resina e tântalo, para resistir ao ácido clorídrico; aço 
inoxidável, para resistir à ação do ácido nítrico aquoso e dos ácidos orgânicos, mesmo sob pressão; 
níquel ou aço e níquel cladeados. para resistir à ação das soluções cáusticas, quentes ou frias. Diver­
sos polímeros orgânicos, resinas e plásticos tornaram-se materiais importantes para combater a corro­
são. Entre os materiais de construção usados pelos engenheiros químicos encontram-se os mais co­
muns e também os mais raros —tijolo, ferro, cimento e madeira, por um lado; platina, tântalo e prata, 
por outro. Com frequência, é necessário um ensaio real, que não deve ser efetuado com as substân-
7Davis, Statistically Designed Pilot Plants, Chem. Eng. Prog. 58(2), 60(1962); Clark, Economic Pros and Cons of Pilot Plants,
Chem. Eng (N . Y.), 71(8). 169 (1964); Hamilton ei at.. Pilot Plants and Technical Considerations, Chem. Eng. Prog.. 58(2), 51 
(1962); Harrison e Lengemann, Make Your Pilot Plants, Chem. Eng. (N . Y.), 71(13), 129(1964); Knapp, Effective Techniques, 
fnd. Eng. Chem., 54(2), 58 (1962); G ernand, Streamlined Data Gathering Systems, Chem. Eng. Prog. 61(6), 62(1965). 
»Baekeland, Ind. Eng. Chem., 8, 184 (1916).
“Johnstone e Thring, Pilot Plants, Models and Scale-np Methods in Chemical Engineering, McGraw-Hill, 1957.
10“ C E C ". É distribuído anualmente aos engenheiros químicos em atividade pela Van Nostrand Reinhold.
1 0 INDÚSTRIAS DE PROCESSOS QUÍMICOS
cias químicas dc Inborntorio, mus com as substancias com erciais, não so quanto às matérias usadas na 
fabrica, mas lambem quanto aos matei tais de construção a serem ensaiados. Acontece que, muitas 
vez.es, um teor pequeno de contamiuanlc numa matciia prima comercial afeta apreciavelmente a cor­
rosão. Um exemplo deste eleito e o do ataque do acido rulrico diluído com traços de halogênio sobre 
o alumínio. N os anos recentes, muitos dados acumularam-se e acresceram a literatura referente à 
corrosão.11
CONTROLK K INSTRUME NTAL AO DOS m H IÍSSOS QUIMK'OS* 12 3
A idade dos processos químicos e do controle instrumental e a atualidade. Anunciam-se usinas 
embaladas completas” para làbricaçao de hidrogênio, oxigênio, acido sulturico e muitas outras subs­
tâncias químicas. Nos listados Unidos, e em outros países, o processamento de dados e os instru­
mentos de computação estão assumindo a predominância sobre o controle de sistemas de processa­
mento químico complexo na mduxtiia química pesada, na da borracha e na de petróleo. O engenheiro 
químico não deve escolhei apenas os instrumentos para registrar temperaturas ou pressões, mas deve 
ter também ferramentas confiáveis para controlar e manter as condições operacionais desejáveis. Nas 
operações continuas em grande escala, a função dos trabalhadores e do engenheiro químico supervi­
sor è, em grande parte, manter a usina no estado apropriado de operação. N este tipo de manutenção, 
os instrumentos têm uma parte importante. Quando a fabricação química é em escala pequena, ou 
quando não e adaptavel aos procedimentos contínuos, a seqiiência de corridas ou bateladas é o modo 
de operação adotado, que requer maior supervisão dos operários e do engenheiro químico, em virtude 
de as condições ou procedimentos diferirem, em geral, do principio ao fim.
Uma característica </ue e quase universal na /danta química moderna e a instrum entação indi­
cadora, registradora e controladora das variareis de processo. Hm muitas usinas químicas, as des­
pesas com os instrumentos atinge a I.W da despesa total da instalação. A instrumentação atingiu esta 
posição eminente graças a expansão dos processos contínuos, ao aumento no custo da mão-de-obra e 
da supervisão e à disponibilidade de todos os tipos de instrumentos e computadores, inclusive:
1 . Informação instantânea (instrumentos indicadores), para a temperatura, termômetros de mer­
cúrio e termopares; para a medição de massa, as balanças convencionais; para a de pressão, os 
manómetros.
2. Registros contínuos, de instrumentos especiais, para registrar a temperatura, a pressão, a 
massa, a viscosidade, a va/.ao de fluidos, a percentagem de dioxido de carbono e muitos outros dados 
físicos e químicos. O registro da energia eletriea necessária frequentemente é o indício do apareci­
mento de um determinado estagio de execução de um processo químico, com o. por exem plo, a ‘'ba­
tida” da polpa num Jordan (C'ap. 33) ou a cristalização do açúcar numa bandeja a vácuo (Cap. 30).
3. Automação integrul ou controle por com putador19 das diversas variáveis de um sistem a de 
processoquímico. Os instrumentos especiais para a manutenção de uma certa pressão, ou tempera­
tura, ou pH, ou vazão do material, são dispositivos complicados, porém necessários. Segundo 
George R. Marr: "A s reações sensíveis, as disposições novas de equipamentos ou os esquemas de 
controle excepcionalmente complexos constituem sistemas tão complicados que é praticamente im­
possível ao homem conceber ou calcular o comportamento do processo durante a partida ou depois 
de ser perturbado em relação à condição de estado permanente. A facilidade com que o computador 
pode ser programado pelo engenheiro, sua velocidade e exatidão na resolução de equações diferen­
ciais e a visão que ele fornece sobre a natureza do comportamento do processo são as três maiores 
razões do sucesso do computador analógico nas industrias de processam ento.” Esta divisão de con­
trole é uma especialização particular, que está cm rápido crescimento graças à disponibilidade dos 
controles de otimização e à melhor aplicação das matemáticas.
O controle químico tem uma função tripla nos procedimentos fabris: (1) análise das matérias- 
primas afluentes; (2) análise dos produtos da reação durante a manufatura, isto é. controle do pro­
cesso; e (3) análise dos produtos acabados efluentes. O fabricante químico deve não só conhecer o 
caráter da matéria-prima que está comprando, mas também estabelecer especificações estritas de 
qualidade, para assegurar a presença mínima, ou a ausência completa, de certas impurezas indesejá-
"Perry, seção 23; Wilson e Oates, Corrosion and the Maintenance Engineer. Hart, 1968; Fontana e Greene, Corrosion Enginee­
ring, McGraw-Hill. I%7.
I2Perry, seção 22; Considinc, D. M. e S. 1). Ross, Process Instruments and Controls Handbook. 2.a ed., McGraw-Hill (1973); 
Murrill, Automatic Control of Processes, International, 1967; Shinskey. Process Control Systems. McGraw-Hill. 1967; Considine, 
Process Instruments and Controls, McGraw-Hill, 1974.
I3Davis, Computer Process Control, t hem. Eng. (N. Y.j, 81(19), 52 (1974); Nisenfeld, Cost Comparisons of Analog-Control and 
Computer-control Systems, ('hem. Eng. (N. Y.), 82(17), 104 (1975); Adoptive Control Emerges for Practical Use. Chem. Eng. 
News, 13 de janeiro de 1975, pág. 28; Haker, Direct Digital Control of Batch Processes Pays Off. Chem. Eng. (TV. >.), 76(27). 121 
(1969); Williams, What’s Next for Process Control Computers?, Chem. Eng. Prog.. 68(4), 45, 1972; Lawrence e Buster, 
Computer-process Interface, ( hern. Eng. (N. Y.), 79(14). 102(1972).
PROCESSAMENTO QUÍMICO E TRABALHO DO ENGENHEIRO QUÍMICO 11
veis. Por exemplo, a presença de arsênico no ácido empregado para hidrolisar o amido será deletéria 
à dextrose destinada a fins alimentícios, mas tem uma importância menor quando é usado na fabrica­
ção de adesivos de dextrina. Por certo, mais de 90% das matérias-primas das indústrias químicas são, 
possivelmente, compradas na base da análise química.
ECONOMIA DOS PROCESSOS QUÍMICOS
Os engenheiros devem sempre estar conscientes dos custos e dos lucros. Na verdade, realizam 
freqüentes estimativas de novos projetos, de expansões ou de obsolescência, e, neste trabalho, é 
impossível que não tenham a consciência dos custos, que constituem parcela da sua obra. Devem 
estar continuamente em dia com os fatores econômicos que podem afetar seus produtos. Um dos 
objetivos primários dos esforços do engenheiro deve ser, fornecer o melhor produto, ou os serviços 
mais eficientes, ao menor custo para o empregador ou para o público consumidor.14
p r o c e s s o s c o m p e t it iv o s Em virtude de as modificações serem uma característica marcante dos 
procedimentos químicos, a alteração potencial de quaisquer processos tem importância não só 
quando a usina é inicialmente projetada, mas também deve estar sob mira constante do engenheiro 
químico. Na verdade, uma das funções de uma divisão de P&D é manter-se atualizada sobre o 
progresso e tornar disponível o conhecimento sobre as melhorias ou mesmo sobre as mudanças fun­
damentais que dizem respeito a qualquer produto em que a organização esteja interessada. A seção 
de P&D deve também estar informada sobre os desenvolvimentos em outras companhias e habilitada 
para aconselhar a direção sobre a posição competitiva relativa de um processo em ação ou projetado, 
ou de um certo produto (ver P&D, adiante). O julgamento baseado nos fatos competitivos deve 
exercer-se na maior parte das discussões importantes de que participa o engenheiro químico. Por 
exemplo, existem muitos processos técnicos de fabricação do fenol, dois para o ácido sulfúrico, três 
para o etanol e muitos para o ácido acético. A escolha de um deles, entre os diversos que são os 
melhores numa dada localização e num certo instante, é uma decisão prática, que pode ser auxiliada 
pelas diversas formulações mencionadas nos princípios listados no Quadro 2.1. Estas formulações são 
auxiliares, mas, na análise final, o engenheiro chegará à decisão mais favorável com o julgamento 
baseado na experiência. No Quadro 2.2 estão relacionados processos diferentes e competitivos para 
os diversos produtos químicos.
b a l a n ç o s d e m a s s a Os rendimentos e conversões dos processos químicos formam a base para os 
balanços de massa, que são, por seu turno, os fundamentos para a determinação do custo. Os mate­
riais e as quantidades usadas normalmente estarão tabulados nos fluxogramas, sempre que forem 
conhecidos.
e n e r g ia O engenheiro está encarregado da direção e do controle da energia. Esta energia pode 
ser dissipada na movimentação de matérias-primas por navio, ou via férrea ou oleodutos; ou pode ser 
usada na forma do calor de um vapor ou da eletricidade; ou pode ser a energia desprendida nas 
reações exotérmicas ou a que é absorvida nas reações químicas endotérmicas. O engenheiro químico 
trabalha com modificações químicas envolvendo reações químicas, mas, por outro lado, nas condi­
ções da competição atual, deve ter atenta consideração a outros tipos de dissipação de energia, rela­
cionada especialmente com os processos em curso. As conversões químicas provocam modificações 
na energia química e efeitos correlatos. As operações unitárias incluem modificações físicas de ener­
gia ou de posição, como o fluxo de calor, o escoamento dos fluidos ou a separação de fases; muitas 
vezes, estes efeitos são uma parte essencial das conversões químicas. A experiência mostra que o 
engenheiro químico também deve levar em conta todos os outros gastos gerais de energia, como, por 
exemplo, os representados no transporte de matérias-primas. Todos estes dispêndios participam do 
custo. (Ver o Cap. 4, a propósito de diversos detalhes sobre a energia.)
MÂO-DE-OBRA As indústrias químicas evoluíram com rapidez para técnicas de economia de traba­
lho sobretudo pela rápida ampliação do uso do processamento contínuo, pela adoção mais recente e 
extremamente importante do controle otimizado mediante computadores, e pela introdução de dispo­
sitivos e de processos que visam à economia de mão-de-obra. Ao mesmo tempo, os diretores das 
indústrias de processos químicos conseguiram acumular grandes somas de dinheiro, de lucros retidos, 
para substituir fábricas obsoletas ou para reparo e manutenção (Quadro 2.3).
c u s t o g l o b a l O custo do processamento não pode ser obtido em definitivo senão quando a 
fábrica está em operação; o engenheiro químico experiente, no entanto, pode estimá-lo com proprie­
dade. Na verdade, pode calculá-lo com bastante exatidão, a partir do balanço de material, o custo da
H Perry, seção 25; Bauman. Fundamentals o f Cost Engineering in the Chemical Industry, Reinhold, 1964; Bierman e Smidt. As 
decisões de orçamento de capital, 4.a ed., Guanabara Dois, 1978; Jelen, Cost and Optimization Engineering, McGraw-Hill. 1970; 
Peters and Timmerhaus, Plant Design and Economies fo r Chemical Engineers, 2.a ed., McGraw-Hill, 1968; Holland. Watson e 
Wilkinson, How to Budget and Control Manufacturing Costs, Chem. Eng. (N. Y.), 81(10), 105(1974).