aula1 de PROCESSOS INDUSTRIAIS ORGÂNICOS

PROCESSOS INDUSTRIAIS ORGÂNICOS

Prof. Admilson Jorge Zanelli Ramalho

Prof. Zanelli

CONTEUDO PROGRAMÁTICO

Petróleo e Petroquímica.Produtos Carboquímicos.Química da Hulha. Corantes.


Prof. Zanelli

REFERÊNCIAS

SHREVE, N. R., BRINK, J. A., Indústria de processos químicos. Rio de Janeiro, Guanabara Dois, 1980.THOMAS, J.F. Fundamentos de engenharia do petróleo. 2 ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2004Apostilas, artigos, notas de aula.


APRESENTAÇÃO DA TURMA


Prof. Zanelli

AVALIAÇÕES

1ª: Seminários datas e temas à definir

Grupos de 3 alunos (máximo de 4 grupos)

Duas apresentações por aula (25-30 min)

2ª: Prova


Prof. Zanelli

ESTRUTURA DA INDÚSTRIA QUÍMICAESTRUTURA DA INDÚSTRIA QUÍMICA

Tecnologia

Produtos (mercado

)Produção, Importação e Exportação

Tipos de Produtos (competitividade)

Futuro (tendências)

Prospecção Tecnológica (P,D&I)

Competências, artigos e patentes

Cadeia Produtiva

(Fontes, MPs e Produtos)

Petroquímica, Química Fina, Sucroquímica/ Alcoolquímica, Óleos Essenciais

Empresas

Destino: Setores da Economia

Tipos

Química, Biotecnologia,

Nanotecnologia

Joint ventures,

Acordos, Fusões, In house

Aquisições

Correlações entre

fatores

Prof. Zanelli

Estrutura da Indústria

Compostos Compostos funcionais multi-funcionais multi-propósito:propósito:

BiocidasBiocidas CatalisadoresCatalisadores CorantesCorantes EnzimasEnzimas EspessantesEspessantes Inibidores de corrosãoInibidores de corrosão

INDÚSTRIA DE BASE:INDÚSTRIA DE BASE: PetroquímicaPetroquímica

INDÚSTRIA DE PONTAINDÚSTRIA DE PONTA::

Química FinaQuímica Fina

Prof. Zanelli

Destino dos Produtos Químicos

Aditivos para indústrias: gráfica; papel; Aditivos para indústrias: gráfica; papel; petróleo; plásticos; tintas; fundição; petróleo; plásticos; tintas; fundição; alimentos; processamento da borracha; alimentos; processamento da borracha; conservante para madeiraconservante para madeira

Aromas e fragrâncias (Cosméticos, Aromas e fragrâncias (Cosméticos, alimentos)alimentos)

Pesticidas formulados (Agricultura)Pesticidas formulados (Agricultura)

Produtos para diagnósticos (Saúde)Produtos para diagnósticos (Saúde)

Produtos para limpeza industrial e Produtos para limpeza industrial e institucionalinstitucional

Produtos para as indústrias fotográfica, Produtos para as indústrias fotográfica, têxtil e automotiva, construção civil, têxtil e automotiva, construção civil, equipamentos eletrônicosequipamentos eletrônicos

Produtos químicos para laboratório, Produtos químicos para laboratório, tratamento de água e de superfíciestratamento de água e de superfícies

interligados com praticamente

todas as atividades

econômicas e áreas do

conhecimento

Prof. Zanelli

PROCESSO QUÍMICOÉ um conjunto de ações executadas em etapas, que envolvem modificações da composição química, que geralmente são acompanhadas de certas modificações físicas, ou de outra natureza, nos materiais que são ponto de partida (matérias–primas) para se obter o produto ou os produtos finais (ou acabados).


Prof. Zanelli

CARACTERÍSTICAS DAS CONVERSÕES QUÍMICAS NA FABRICAÇÃO DE PRODUTOS


ASPECTOS UNITÁRIOS OU ASSEMELHADOS variação de energia ou semelhanças de pressão, de tempo de reação, ou de equilíbrio ou de matéria-prima

SEGREGAÇÃO NA FÁBRICADedicação da fabricação de vários produtos químicos em função de uma dada conversão química – ex: a Nitração, a Hidrogenação, a Esterificação, a Fermentação, a Alquilação;

Prof. Zanelli


SEMELHANÇA NO EQUIPAMENTOSEX: Reator de ferro fundido, homogêneo, com serpentinas de arrefecimento, denominado NITRADOR, é usado na reação de nitração de diversos produtos, como o nitrobenzeno, o nitronaftaleno e o TNT.

MULTIPLA UTILIZAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS

RENDIMENTO QUÍMICOPequeno aumento no rendimento afetará substancialmente o lucro da sequência de fabricação.

SEMELHANÇA NOS PROCEDIMENTOS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS

INFERÊNCIA DO DESEMPENHO DE UM NOVO PRODUTONuma classe de conversões químicas assemelhadas.

Prof. Zanelli


SEMELHANÇA NOS PROCEDIMENTOS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS

Equipamento usado para a hidrogenação do nitrogênio a amônia é análogo ao da hidrogenação do monóxido de carbono a metanol (diferindo apenas na matéria-prima e catalisador).

PROJETO DE EQUIPAMENTOS SIMPLIFICADOSConjunto de reações assemelhadas, em conversões análogas, constitui um excelente guia para uma nova reação dentro do mesmo grupo.É fundamentalmente importante conhecer a velocidade da reação e seu avanço no equilíbrio.

Prof. Zanelli

Os Processos Químicos são desmembrados numa sequência de operações unitárias e de processos unitários pela utilização de fluxogramas (ou diagramas de blocos).


As operações unitárias serão importantes para execução dos processos químicos, físico–químicos, petroquímicos, etc.

Cada etapa dentro do processo que tem princípios fundamentais independentes da substância (ou substâncias), que está sendo operada e de outras características do sistema, pode ser considerada uma operação unitária. Algumas etapas do processo são reações químicas, enquanto outras são modificações físicas.

Prof. Zanelli

EX: Fabricação de açúcar:


Prof. Zanelli

Os Processos podem operar de forma contínua ou descontínua.

OPERAÇÃO CONTÍNUA: MÍNIMO DE PERTUBAÇÕES OU PARADAS; MAIS ECONÔMICO; MAIOR PRODUTIVIDADE (LARGA ESCALA); MENOR PREÇO UNITÁRIO.

OPERAÇÃO DESCONTÍNUA (OU EM BATELADA): OPERAÇÕES EM PEQUENA ESCALA; COM REPAROS FREQUENTES DEVIDO A CORROSÃO; GRAÇAS A ALGUMA ESPECIFICIDADE DO PROCESSO OU

PRODUÇÃO.


Prof. Zanelli

INDÚSTRIA DO PETRÓLEO


Primeiro poço moderno: perfurado por Drake, em 1859, em Titusville, Pennsylvania.

A síntese de muitas substâncias a partir de produtos do petróleo é uma característica marcante da grande indústria química e de suas aliadas.

Fornece matérias-primas mais baratas para a fabricação de muitas substâncias químicas comercializadas, do negro de fumo e da amônia, passando pelo etanol e pelo glicol, até as borrachas sintéticas, as fibras sintéticas e plásticos.

Conversão de matérias-primas básicas, parafínicas e cíclicas, em precursores petroquímicos, olefinas e aromáticos.

No inicio principal produto comercializado era o querosene usado para iluminação.

Prof. Zanelli

CONSTITUINTES DO PETRÓLEOCONSTITUÍDO POR SUBSTÂNCIAS DO METANO AO ASFALTO.

COMPOSIÇÃO ELEMENTAR: HIDROCARBONETOS (83 A 87 % C E 11 A 15 % H); N (0 A 0,5%); S (0 A 6%); O (0 A 3,5%)

CLASSIFICAÇÃO EM 3 BASES: BASE PARAFÍNICA: CADEIA ABERTA; GASOLINA DE BAIXA

OCTANAGEM; ÓLEOS LUBRIFICANTES EXCELENTES MAS CEROSOS.

BASE INTERMEDIÁRIA: COMPOSTOS PARAFÍNICOS E NAFTÊNICOS; GASOLINA DE TIPO MÉDIO; ÓLEOS LUBRIFICANTES (COM CERAS E ASFALTO).

BASE NAFTÊNICA: COMPOSTOS CÍCLICOS(NAFTÊNICOS); GASOLINA DE ALTA OCTANAGEM; ÓLEOS REFINADOS A SOLVENTE; ASFALTO PRESENTE.


Prof. Zanelli

OS HIDROCARBONETOS PODEM SER DIVIDIDOS EM DUAS CLASSES QUÍMICAS:

COMPOSTOS DE CADEIA ABERTA OU ALIFÁTICOS SÉRIE DE PARAFINAS NORMAIS ( CnH2n+2) :

MAIOR FRAÇÃO NA MAIORIA DOS PETRÓLEOS HEXANO, HEPTANO... PREDOMINAM NAS GASOLINAS AUTOMOTIVAS

SÉRIE DE ISOPARAFINAS ( CnH2n+2):

CADEIA RAMIFICADA (MUITO DESEJAVEIS) Frequentemente produzidos pela reforma catalítica, pela alquilação e

por isomerização. 2 E 3-METILPENTANOS, 2,3-DIMETILPENTANO, 2-METILEXANO...

SÉRIE OLEFÍNICA (CnH2n):

AUSENTE OU EM PEQUENAS QUANTIDADES PRODUZIDOS EM GRANDE QUANTIDADE PELOS PROCESSOS DE

CRAQUEAMENTO.


Prof. Zanelli

COMPOSTOS DE CADEIA FECHADA SÉRIE NAFTÊNICA (CnH2n):

COMPOSTOS CICLICOS SATURADOS SEGUNDA SÉRIE MAIS ABUNDANTE METILCICLOPENTANO, CICLOEXANO, DIMETILCICLOPENTANOS,

METILCICLOEXANO... PREDOMINAM NOS GASÓLEOS E ÓLEOS LUBRIFICANTES.

SÉRIE AROMÁTICA OU BENZÊNICA (CnH2n-6)

BOAS QUALIDADES ANTIDETONANTES (ASSIM COMO AS OLEFINAS)

NORMALMENTE OBTIDOS NO PROCESSAMENTO QUÍMICO. BENZENO, TOLUENO, ETILBENZENO, XILENOS


Prof. Zanelli

FRAÇÕES (OU CORTES) DA REFINARIA:

Gasolina natural (ou leve) e gás natural

GLP

Destilados leves Gasolinas automotivas Naftas Combustível de jato Querosene Óleos combustíveis leves

Destilados médios Óleos combustíveis pesados Óleos diesel Gasóleos


Prof. Zanelli

Destilados pesados Óleos minerais pesados (medicinais) Óleos de flotação pesados Ceras (para velas, impermeabilização, tratamento de papel e

isolamento) Óleos lubrificantes (faixa ampla)

Resíduos Óleos lubrificantes Óleos combustíveis Petrolato (vaselina) Óleo impermeabilizante Asfaltos Coque


Prof. Zanelli

Cadeia Produtiva de O & GExploração & Produção

Transporte (óleo bruto e GN)

Refino Armazenamento e Transporte de

GNTransporte Derivados

Petroquímica Distribuição

CombustãoPetroquímicaDomicílioSiderúrgicaAutomotivos

Postos

Grandes Consumidores

ServiçosLubrificaçãoLojas de Conveniência

upstream

dow

nstr

eam

Polímeros

Intermediários

Química Fina

Ind. Transformaçã

oPlásticos, Fibras,

Elastômeros, Fertilizantes Nitrogenados

Fármacos, Defensivos, Aditivos

Prof. Zanelli

INDÚSTRIA PETROQUÍMICAINDÚSTRIA PETROQUÍMICAMATERIAS PRIMAS

REFINO

CENTRAL DE OLEFINAS E

AROMÁTICOS

GERAÇÃO DE CO/H2

PROCESSAMENTOSQUÍMICOS

INDÚSTRIA DE PROCESSOS FÍSICOS (TRANSFORMAÇÃO)

PETRÓLEO GÁS NATURAL

PROCESSAMENTOSQUÍMICOS

PRODUTOSDERIVADOSDO REFINO

NH3

CH3OHQUÍMICA

DO C1INTERMEDIÁRIOSDE QUÍMICA FINA

PRODUTOSBÁSICOS

PLÁSTICOS• FIBRAS• ELASTÔMEROS• DETERGENTES• FERTILIZANTES NITROGENADOS

PRODUTOS PETROQUÍMICOSFINAIS

Prof. Zanelli

Geração dos Principais Produtos Carboquímicos

CARVÃO MINERAL CARBONIZAÇÃO

LIQUEFAÇÃO

MINERAÇÃO / BENEFICIAMENTO

Resíduo Piritoso

Pirita carbonos

a

Ácido sulfúricoÓxido de ferro

HidrocarbonetosGasolinaNaftaÓleo Diesel

Alcatrão

HC´s AromáticosFenóis

GASEIFICAÇÃO

Gás de Síntese (CO/H2)

AmôniaMetanolMetano

Gás de carvão (H2, CH4, CO)Licor Amoniacal

Óleo Leve

Alcatrão

CaC2 Acetileno

BenzenoToluenoXilenos

Amônia

FenóisNaftalenoBases PiridínicasAntracenoCarbazol

aula1 de PROCESSOS INDUSTRIAIS ORGÂNICOS

Documents

Transcript of aula1 de PROCESSOS INDUSTRIAIS ORGÂNICOS