Processos Industriais

I - Processamento Químico

Processamento químico consiste em transformações químicas sofridas pelas matérias primas, a fim de se obter um produto final.

A engenharia química é o ramo da engenharia que se relaciona com o desenvolvimento e aplicações de processos de transformações que envolvem modificações químicas e algumas alterações físicas dos materiais.

As mudanças ou conversões químicas que ocorrem num processo podem ser definidas como reações químicas aplicadas ao processo industrial que incluem a química fundamental de cada reação particular, o equipamento onde ocorre a reação e a operação de todo o processo a custo competitivo e alta eficiência.

Características das Conversões Químicas

Aspectos unitários ou assemelhados são aspectos pertinentes à família química na sua generalidade. Podem ser semelhanças de pressão, de tempo, de reação, etc.

- Divisão na fábrica - são divisões que ocorrem a fim de que processos químicos semelhantes sejam efetivados num mesmo local. Ex.: seção de fermentação, de alquilação, etc.

- Especificação de equipamentos que possam ser utilizados no processamento de vários produtos., como no caso do nitrador, que pode ser utilizado na produção de nitrobenzeno, do nitronaftaleno e do TNT.

-Transferência de equipamentos para a manufatura de outro produto economicamente mais conveniente.

- Conhecimento dos princípios das conversões químicas para utilização em qualquer novo produto.

- Aumento do rendimento das conversões.

- Agrupamento de procedimentos semelhantes.

Classificação das Conversões Químicas

A classificação mais usual na engenharia das reações químicas é a consideração do número e do tipo de fases envolvidas, dividindo os sistemas em homogêneos e heterogêneos. Os catalisadores atuam modificando (acelerando ou retardando) a velocidade da reação, sem que eles mesmos sofram alterações permanentes. Um exemplo da classificação das reações, com algumas reações típicas.

Não Catalíticas Catalíticas

Homogêneas

A maioria das reações

em fase gasosa

Reações rápidas

 Grande parte das reações em fase liquida

 Sistemas coloidais e

 Reações enzimáticas

 Microbi(queimas)anãs

Heterogêneos

Queima de coque

Ustulação de minérios

Ataque de sólidos por Ácidos

Absorção gás-líquido

Com reação

Redução do minério de ferro  Síntese do NH3

 Oxidação do NH3

 (produção HNO3)

 Craqueamento do óleo cru

 Oxidação do So2 a SO3

Catalisadores

Catalisadores são substâncias produzidas pelas indústrias químicas, que afetam a velocidade de uma reação, promovendo um caminho molecular (mecanismo) diferente para ela. O hidrogênio e o oxigênio gasosos, por exemplo, são, geralmente, inertes à temperatura ambiente, mas reagem rapidamente quando expostos à platina o catalisador da reação.

O desenvolvimento e o uso de catalisadores são parte importante da constante busca por novas formas de aumentar o rendimento e a seletividade de produtos, a partir de reações químicas. As primeiras menções dessas substâncias datam de 2 mil anos atrás, quando os fabricantes de vinhos, pães e queijos descobriram que era necessário adicionar uma pequena quantidade da partida anterior para fazer um novo lote de um desses produtos.

Todavia, foi somente em 1835 que começaram a ser reunidas as observações de antigos químicos e sugeriu-se que pequenas quantidades de uma origem externa poderiam afetar significativamente o curso de reações químicas. Esta força misteriosa atribuída à substância foi chamada catalítica. Em 1894, expandiu-se a explicação anterior com a afirmação de que catalisadores eram substâncias que aceleravam a velocidade de reações químicas, sem serem consumidas. Em mais de 150 anos desde os trabalhos de 1935, elas têm desempenhado um importante papel econômico no mercado mundial

Alguns exemplos de catalisadores:

A alumina (Al2O3) é utilizada na desidratação de álcoois.

Elementos como prata (Ag), cobre (Cu), platina (Pt), ferro (Fe), níquel (Ni) e seus óxidos, bem como o dióxido de manganês (MnO2), são utilizados em reações de oxidação.

O fosfato de níquel, o cálcio e o óxido de crômio catalisam a desidrogenação de um derivado de petróleo chamado butano. Esse processo é usado na formação do butadieno industrial que, por sua vez, é empregado na produção de borracha sintética.

Processamento Químico Global

Um processamento químico envolve conversões químicas e operações físicas. Isto implica na adequação de equipamentos e materiais de construção, a fim de se evitar corrosão. Também é necessário que se procedam registros e controle sobre a produção

Os princípios básicos dos sistemas nas indústrias de processos químicos são:

Dados Fundamentais

Rendimento de reação

Conversão na reação

Cinética e catálise

Termodinâmica (troca de energia envolvida)

Tipos de Processamento

Contínuo

Descontínuo

Bateladas.

Fluxogramas Representativos do Processo Químico

Operações unitárias ou modificações físicas

Conversões