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Aula 03 industria quimica no brasil e no mundo - 18.02.11

Aula da disciplina Processos de Produção Químico, sobre o setor das industrias químicas no Brasil e no Mundo e as classificações oficiais do segmento.

1 de 67
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Aula 03 industria quimica no brasil e no mundo - 18.02.11

  • 1. Processo de Produção Química 1º. Sem./2011 Engenharias
  • 2. Nesta Aula Veremos ... • Sistemas de Classificação das Ind. Químicas • Visão Geral da Segmento do Brasil e Mundo • Classificação dos Processos Químicos (operação) • Fluxogramas de Processo • Trabalho Equipe – Química Verde
  • 3. Processo Químico Classificação Processos Processo Operações Unitários Químico Unitárias Produto Químico Intermediário Final 3
  • 4. Classificação Produtos inorgânicos Produtos químicos Produtos orgânicos de uso industrial Resinas e elastômeros Produtos e preparados químicos diversos 4
  • 5. Classificação Produtos farmacêuticos Higiene pessoal, perfumaria e cosméticos Adubos e fertilizantes Produtos químicos Sabões, detergentes e de uso final produtos de limpeza Defensivos agrícolas Tintas, esmaltes e vernizes 5
  • 6. Processo Químico Classificação • Como é classificada o segmento das Industrias Químicas pelas entidades de regulação ? • Por Atividade  análise estatística e econômicas • Por Produto  adotadas para efeitos tributários 6
  • 7. Processo Químico Classificação • No Brasil • Por Atividade  CNAE (IBGE) • Por Produto  NCM (Mercosul) 7
  • 8. Processo Químico Classificação • Charles Kline - 1976 • Commodities • Pseudocommodities • produtos de química fina • especialidades químicas 8
  • 9. Processo Químico Classificação • Commodities • produzidas em larga escala • frequentemente a partir de matéria prima cativa • poucos clientes (mercado concentrado) • Ex.: amônia, ácido sulfúrico, eteno, metanol e gases industriais 9
  • 10. Processo Químico Classificação • Pseudocommodities • produtos diferenciados • produzidos em larga escala • diferenciam-se das commodities por serem vendidos a partir de especificações de sua composição química, mas por especificação de desempenho • Ex.: Resinas termoplásticas, fibras sintéticas, elastômeros, etc 10
  • 11. Processo Químico Classificação • Produtos de Química Fina • não são diferenciados e não são patenteados • são produzidos em pequenas escala (vendidos para um pequeno número de clientes) • menor volume  maior valor agregado • Ex.: ácido acetilsalicílico, sacarina, aromatizantes e fármacos, etc 11
  • 12. Processo Químico Classificação • Especialidades Químicas • produtos diferenciados • fabricados em pequenas quantidades, geralmente a partir de matéria prima de terceiros • atende a finalidade especificas de clientes • atendem um número grande de clientes que compram pequenas quantidades • Ex.: catalisadores, corantes, enzimas, aditivos em geral, etc 12
  • 13. Produção Mundial • 70.000 produtos químicos • U$ 1,67 trilhões • EUA + Europa Oc. + Japão  68% Am. Outros % Europa Latina 5.9% Or. 5.9% 3.4% Japão EUA 13.1% 27.6% Asia Europa 17.2% Oc 26.9% • Fonte: American Chemistry Council (2000) 13
  • 14. Nos EUA • U$ 674 bilhões (1º. ranking) - 2009 Farmaceutica % Petroquimica Prod. Limpeza 1.5% 21.0% 26.1% Plásticos 1.4% Tintas 1.5% inorgânicos 2.7% 12.4% agroquímico fibras sinteticas 3.1% corantes e pegmentos 9.8% 11.8% borachas sinteticas 4.4% gases industriais 4.2% outros • Fonte: American Chemistry Council (2000) 14
  • 15. Na Europa Ocidental • U$ 616 bilhões (A, F, I, RU e H) - 2009 Farmaceutica % Petroquimica 1.5% Prod. Limpeza 1.0% 13.6% 2.7% 28.0% Plásticos Tintas 2.2% inorgânicos 2.9% agroquímico 4.1% 7.0% 14.5% fibras sinteticas corantes e pegmentos 14.6% 8.0% borachas sinteticas gases industriais outros • Fonte: American Chemistry Council (2000) 15
  • 16. 16
  • 17. A indústria química é um dos mais importantes e dinâmicos setores da economia brasileira
  • 18. Faturamento líquido Indústria química – 2009* Outros Total Produtos US$ 1,5 US$ 103,3 bilhões químicos de Fibras uso *estimado US$ 1,0 industrial US$ 48,3 Tintas, esmaltes e vernizes US$ 2,8 Produtos Sabões e farmacêu- detergentes Higiene ticos US$ 6,1 pessoal, US$ 15,9 perfumaria Defensivos Adubos e e agrícolas fertilizantes cosméticos US$ 6,3 US$ 9,8 US$ 11,6 Fonte: Abiquim e associações dos segmentos.
  • 19. A indústria química brasileira está entre as 10 maiores do mundo
  • 20. Ranking da indústria química mundial Faturamento líquido - 2009 em US$ bilhões Estados Unidos 674 China 635 Japão 286 Alemanha 213 França 135 Itália 105 Coréia 104 8ª posição Brasil 103 Reino Unido 97 Índia 93 Holanda 66
  • 21. Brasil É um grande exportador e importador de produtos químicos
  • 22. IMPORTAÇÕES E EXPORTAÇÕES BRASILEIRAS – 1991 a 2009 Produtos químicos – em US$ bilhões 35,1 23,9 26,1 15,3 17,4 14,5 9,8 10,7 10,8 11,0 8,9 9,7 10,1 10,1 10,7 11,9 10,4 8,0 5,7 8,9 3,6 3,6 4,5 5,9 7,4 3,4 3,5 3,8 3,6 3,4 4,0 3,5 3,8 4,8 2,1 2,3 2,5 2,8 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 Exportações Importações Fonte: Sistema Aliceweb – MDIC/Secex.
  • 23. A indústria química é o terceiro maior setor industrial brasileiro
  • 24. PIB da indústria de transformação Alim entos e bebidas 16,60 Coque, refino, com bustíveis nucleares e álcool 12,40 Produtos quím icos 11,20 Veículos autom otores, reboques e carrocerias 9,30 Metalurgia básica 8,40 Máquinas e equipam entos 6,70 Produtos de m etal (exc.m áquinas e equipam .) 4,10 Celulose, papel e produtos de papel 3,60 Artigos de borracha e plástico 3,60 Produtos de m inerais não-m etálicos 3,30 Edição, im pressão e reprodução de gravações 3,00 Máquinas, aparelhos e m ateriais elétricos 2,60 Produtos químicos: Produtos têxteis 2,00 3ª maior participação no Material eletrônico e de aparelhos e equipam .com un. 1,90 PIB industrial Móveis e indústrias diversas 1,80 Prep./artefatos de couro, artigos de viagem e calçados 1,70 Outras indústrias 7,90 Fonte: IBGE – PIA Empresas Unidade de investigação: Unidade local industrial (base: 2007)
  • 25. Participação no PIB Em 2008, o setor químico respondeu por 3,1% do Produto Interno Bruto (PIB) do Brasil.
  • 26. INDÚSTRIA QUÍMICA BRASILEIRA Participação % no PIB 3,6 3,3 3,3 3,0 3,0 3,0 3,0 2,8 2,7 2,5 2,6 2,1 2,0 2,1 2,1 95 96 97 98 99 00. 01. 02. 03. 04. 05. 06. 07. 08. 09. Nota: Admitindo-se que o valor agregado, em média, seja de 40% Fonte: ABIQUIM.
  • 27. PRODUTOS QUÍMICOS DE USO INDUSTRIAL Fonte: ABIQUIM Distribuição das plantas 4 7 1 10 =2 =7 3 = 16 1.056 = Total de =6 fábricas de 67 =4 produtos químicos de uso 68 industrial 9 Nordeste = 116 2 =6 Sudeste = 751 cadastradas no Guia da Indústria Sul = 167 56 602 = 75 Química Brasileira = 37 74
  • 28. Projetos de investimento Produtos químicos de uso industrial (US$ bilhões) 3,50 3,70 4,50 4,70 4,10 3,00 Total de investimentos de 2008 a 2014 US$ 24,9 bilhões 1,40 até 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Fonte: ABIQUIM.
  • 29. Onde estão os produtos químicos? Alguns exemplos:
  • 30. Processos Esquema Básico Ar, Água, Vapor Energia Emissões Catalisador gasosas Produtos Insumos e matéria primas Sub produtos Resíduos sólidos Resíduos líquidos reciclado Resíduos reutilizáveis 30
  • 31. Processos Classificação dos Processos (em relação ao modo operacional): Processo Contínuo – um processo no qual a massa de alimentação e os produtos fluem continuamente enquanto dura o processo. 1. Processo Descontínuo (Batelada) - um processo no qual a massa não é adicionada nem removida do processo durante a sua operação 2. Processo Semi-contínuo - um processo no qual há entrada de massa, mas o produto não é removido durante o a operação 31
  • 32. Exercício Dê 03 exemplos de processos químicos industrias que operam no regime contínuo e descontínuo cada, e cite quais as principais vantagens e desvantagens de cada um: 32
  • 33. Processos Químicos Projeto e implantação • O que é um Fluxogramas (Flow-Sheet): • Definição: É a representação gráfica simplificada por meio de figuras e letras, de estruturas e do funcionamento de instalações de processamento • Seqüência coordenada das conversões químicas e das operações unitárias, expondo os aspectos básicos do processo químico. • Indica pontos de entrada de matérias-primas e de utilidades e os pontos de retirada dos produtos e subprodutos. 33
  • 34. Processos Químicos Projeto e implantação • Quais são os tipos de Fluxogramas (Flow-Sheet) ? a) Fluxogramas de Bloco (block flow diagrams – BFD) b) Fluxogramas de Processos (process flow diagram – PFD) c) Fluxogramas de tubulação e instrumentação (pipping and instrumentation diagram – P&ID): 34
  • 35. Processos Químicos Fluxogramas Blocos • São úteis na conceitualização de um processo ou de um número de processos em um grande complexo. Pouca informação sobre as correntes é fornecida, mas uma clara visão geral do processo é apresentada. TRATAMENTO REAÇÃO SEPARAÇÃO PURIFICAÇÃO 35
  • 36. Processos Químicos Fluxogramas Blocos ÁC. NITRICO OLEUM 28% 98% CELULOSE ÁCIDO MISTURAÇÃO PURIFICADA RESIDUAL MISTURA SULFONÍTRICA NITRAÇÃO FERVIMENTO CENTRIFUGA NITROCELULOSE 36
  • 37. Processos Químicos Fluxogramas Blocos • Os blocos ou retângulos representam uma operação unitária ou processo unitário. Os blocos são conectados por linhas retas que representam as correntes de fluxo do processo entre as unidades. Essas correntes de fluxo podem ser misturas de líquidos, gases e sólidos fluindo em dutos ou sólidos sendo transportados em correias transportadoras. 37
  • 38. Processos Químicos Fluxogramas Blocos Esquema simplificado de uma Refinaria 38
  • 39. Processos Químicos Fluxograma Processo • Equipamentos • Acessórios • Utilidades • Alinhamento 39
  • 40. Processos Químicos Fluxograma Processo • Contém toda informação necessária para os balanços material e de energia do processo. • Informações adicionais: pressão das correntes, capacidade dos equipamentos e principais controles. • Um fluxograma de processo mostra as relações entre os principais componentes no sistema. Ele também tabula os valores projetados para o processo dos componentes nos diferentes modos de operação, tipicamente mínimo, normal e máximo. 40
  • 45. Fluxograma Processo Principais Equipamentos • Colunas • Pratos • Recheio 45
  • 47. Fluxograma Processo Principais Equipamentos De pratos De enchimento 47
  • 48. Fluxograma Processo Principais Equipamentos Colunas de extração líquido-líquido De pratos De enchimento 48
  • 56. Fluxograma Processo Acessórios 56
  • 57. Fluxograma Processo Acessórios 57
  • 58. Processos Químicos Fluxograma Tub./Instr. • Contém toda informação do processo necessária para a construção da planta. Estes dados incluem tamanho dos tubos (dimensionamento da tubulação e localização de toda instrumentação para ambas as correntes de processo e de utilidades). • Este fluxogramas mostram toda a tubulação incluindo a seqüência física de ramificações, redutores, válvulas, equipamentos, instrumentação e controles intertravados. • Estes fluxogramas são usados para operar o processo de produção. 60
  • 60. Processos Químicos Fluxograma Tub./Instr. Um FTI deve incluir: • Instrumentação e designações • Equipamentos mecânicos com nomes e números • Todas as válvulas e suas identificações • Processo de tubulação, tamanhos e identificação • Micelânea: ventilação, drenagem, amostragem, redutores, aumentadores • Direção dos fluxos • Referencias das interconexões • Controles de inputs, outputs e intertravamento • Sistemas de controle computadorizados • Identificação dos componentes e subsistemas entregues por outros • Seqüencia física dos equipamentos 62
  • 61. Processos Químicos Fluxograma 63
  • 64. Exercício 1 1. Elabore um fluxograma que comtemple as necessidades listas abaixo: • Reator (R1) com condição de receber por tubulação matéria primas líquidas, sólidas e condição de refluxo • Reator (R2) com condição de refluxo e destilação. • Condição de transferência R1 - R2 ou recirculação R1 - R2 passando por um filtro (F1). 66
  • 65. Exercício 2 2. Elabore um fluxograma que comtemple as necessidades listas abaixo: • Represente um processo onde temos 2 reatores batelada. No 1º. (R1) existe condição de refluxo e há como se transferir por bombeamento, o meio reacional para o reator (R2). • Elabore um fluxograma que comtemple um reator com condição de alimentação de MP líquidas e sólidas. No processo há necessidade de refluxo e destilação • Represente um processo que comtemple um reator com condições de refluxo e condições de transferência, por filtração, para um tanque de estocagem 67
  • 66. Na Próxima Aula Veremos ... Processo Químico • Otimização de Processos Químicos • Equipamentos de Processos Químicos • Apresentação - Estudos de Casos
  • 67. Contato 69