PROCESSO DE SÍNTESE INDUSTRIAL DE UREIA: UMA REVISÃO DE LITERATURA

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DA BAHIA
DEPARTAMENTO DE ELETRO-ELETRÔNICA
COORDENAÇÃO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
ANA CAROLINE SILVA A. JOSÉ
ANIELE ALMEIDA S. BERENGUER
GREGORY R. ASSIS CANABRAVA
JASON LEVY REIS DE SOUZA
PERÁCIO DA C. CONTREIRAS NETO
VICTOR SAID DOS S. SOUSA
VICTÓRIA BENVENUTO CABRAL
PROCESSO DE SÍNTESE INDUSTRIAL DE UREIA
UMA REVISÃO DE LITERATURA
Salvador
2013

ANA CAROLINE SILVA A. JOSÉ
ANIELE ALMEIDA S. BERENGUER
GREGORY R. ASSIS CANABRAVA
JASON LEVY REIS DE SOUZA
PERÁCIO DA C. CONTREIRAS NETO
VICTOR SAID DOS S. SOUSA
VICTÓRIA BENVENUTO CABRAL
PROCESSO DE SÍNTESE INDUSTRIAL DE UREIA
UMA REVISÃO DE LITERATURA
Relatório solicitado como objeto de avaliação parcial
da II Unidade peloProfessor DoutorCláudio Reynaldo
Barbosa da disciplina de Equipamentos Industriais
no Instituto Federal de Educação, Ciências e
Tecnologia da Bahia, Coordenação de Automação e
Controle Industrial. Sobre docência do professor
DoutorCláudio Reynaldo Barbosa.
Salvador
2013

RESUMO
A ureia é um composto orgânico nitrogenado gerado nos organismo dos seres
humanos e mamíferos, a partir da “síntese de Wöhler”. Descoberto em 1773, foi o
primeiro composto orgânico sintetizado em laboratório. Atualmente é utilizado na
indústria cosmética, bélica, farmacêutica, e principalmente na indústria agrícola e
agropecuária, para fabricação de fertilizantes e rações. Este composto com equação
química CO(NH2)2 é sintetizado industrialmente por meio da desidratação do
carbamato de amônia, o qual é fabricado através da homogeneização entre CO2 e
NH3 em um autoclave. O processo de fabricação consiste em quatro etapas
principais, fabricação, desidratação e reciclagem do carbamato de amônia, além
daperolação da ureia. O objetivo deste trabalho é efetuar uma análise descritiva do
processo de fabricação da ureia, bem como dos equipamentos industriais envolvidos
nestes, para isto a metodologia emprega foi a revisão bibliográfica, a qual baseou-se
em livros, artigos científicos e banco de dados virtuais.
Palavras-Chave: Ureia, Síntese, Fabricação, Indústria, Carbamato de Amônia.

SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................7
2. UREIA – CO(NH2)2 ................................................................................................8
2.1. ORIGENS..........................................................................................................9
2.2. CICLO DE UREIA..............................................................................................9
3. HISTÓRICO ..........................................................................................................11
4. APLICAÇÕES DA UREIA......................................................................................13
4.1. BIOLÓGICA.....................................................................................................13
4.2. INDUSTRIAL ...................................................................................................14
4.3. AGRÍCOLA E AGROPECUÁRIA.....................................................................15
4.3.1. Vantagens da Ureia:.....................................................................................17
4.4. COTIDIANO.....................................................................................................17
4.5. INDUSTRIA COSMÉTICA...............................................................................18
5. PROCESSO DE FABRICAÇÃO............................................................................20
5.1. ETAPA 01 – FABRICAÇÃO DO CARBAMATO DE AMÔNIA .........................22
5.2. ETAPA 02 – DESIDRATAÇÃO DO CARBAMATO DE AMÔNIA.....................24
5.3. ETAPA 03 – RECICLO DO CARBAMATO DE AMÔNIA.................................26
5.4. ETAPA 04 – PEROLAÇÃO DA UREIA............................................................28
6. EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS..........................................................................29
6.1. VASOS DE PRESSÃO....................................................................................29
6.1.1. Normas de Segurança .................................................................................29
6.1.2. Esferas.........................................................................................................30
6.1.3. Aplicação no processo .................................................................................31

6.2. BOMBAS INDUSTRIAIS .................................................................................32
6.2.1. Principio de Funcionamento do turbo- bombas............................................33
6.2.2. Principio de funcionamento das bombas volumétricas.................................34
6.2.3. Aplicação das bombas no Processo de Fabricação de Ureia ......................35
6.3. TROCADOR DE CALOR.................................................................................35
6.3.1. Classificação................................................................................................36
6.3.2. Aplicação no processo da Ureia...................................................................37
6.4. TORRES DE ABSORÇÃO / TORRE DE RECHEIO........................................37
6.4.1. Recheio........................................................................................................38
6.4.2. Torre de absorção........................................................................................39
6.5. TORRE DE RECHEIO.....................................................................................40
6.6. TORRES DE PRATOS/BANDEJAS................................................................41
6.7. COMPRESSORES..........................................................................................42
6.7.1. Classificações – Quanto à aplicação............................................................43
6.7.2. Classificação quanto ao funcionamento.......................................................44
6.7.3. Aplicações dos compressores na ureia........................................................44
6.8. AUTOCLAVE...................................................................................................45
6.8.1. Autoclave e o Processo de Fabricação da Ureia .........................................45
7. CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................46
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................47

LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – (a) Fórmula Estrutural da Ureia - CO(NH2)2; (b) Ureia Sintetizada em
laboratório ...................................................................................................................8
Figura 2 - Ciclo da Ureia ...........................................................................................10
Figura 3 – Da esquerda para a direita: Rouelle, Bergman, Lavoisier, Berzelius,
Wöhler.......................................................................................................................12
Figura 4 – Processo de Síntese Industrial da Ureia ..................................................21
Figura 5 – Etapa 01: Fabricação do Carbamato de Amônia .....................................23
Figura 6 – Etapa 2: Decomposição do Carbamato....................................................24
Figura 7 – Etapa 03: Malha 01 ..................................................................................26
Figura 8 – Etapa 03: Malha 02 ..................................................................................28
Figura 9 – Vasos de pressão cilíndrico .....................................................................29
Figura 10 – Vaso de Pressão Esférico ......................................................................30
Figura 11 – Vasos de Pressão Esférico Armazenando Ureia....................................31
Figura 12 - Classificação de bombas ........................................................................33
Figura 13 – Funcionamento da bomba centrifuga.....................................................34
Figura 14 – Tipos de bombas volumétricas...............................................................34
Figura 15 – À esquerda bomba de sucção simples e à direita bomba de sucção
dupla .........................................................................................................................35
Figura 16 – À esquerda torre de recheio e à direita tipos de recheio........................38
Figura 17 – Tipos de recheios estruturados ..............................................................39
Figura 18 – Tipos de recheios randômicos................................................................39
Figura 19 – Torres de Recheio..................................................................................40
Figura 20 – Decomponedor.......................................................................................42
Figura 21 – Autoclave ...............................................................................................45

1. INTRODUÇÃO
A ureia é um composto orgânico produzido no organismo pelos mamíferos,
através de um metabolismo protéico tendo como produto final esta substancia.
Historicamente ela foi o primeiro composto a ser sintetizado em laboratórios, por
meio da síntese de Wöhler.
Atualmente esta substancia é utilizada nas indústrias farmacêutica, bélica,
cosmética e agrícola, sendo que em sua maioria é utilizada para fins agrícolas. Para
sua sintetização industrial são realizadas reações químicas de produção,
desidratação e reciclagem de carbamato de amônia e estes processos ocorrem nos
equipamentos como autoclave, que será a responsável por homogeneizar o
amoníaco e o dióxido de carbono, além destes são aplicados às bombas,
compressores, vaso de pressão, torres, entre outros.
Por fim este trabalho tem por objetivo efetuar uma analise descritiva da ureia
e dos diversos processos industriais envolvidos na sua fabricação, descrevendo
desde fatos históricos até as suas aplicações e utilidades dando enfoque na
perpectiva dos equipamentos e sua importância para o bom funcionamento do
processo.
Para isto a principal metodologia empregada neste trabalho consiste na
revisão bibliográfica, a qual foi realizada utilizando livros, artigos científicos,
monografias, dissertações e teses, assim como websites e o banco de dados
virtuais.

2. UREIA–CO(NH2)2
De nome químico diaminometanal, de acordo com União Internacional de
Química Pura e Aplicada (IUPAC), órgão responsável pelas regras de padronização
de nomenclaturas e símbolos da química, a ureia é um composto do grupo funcional
amida, que são compostos orgânicos nitrogenados que derivam da Amônia (NH3),
sendo ela uma diamida do ácido carbônico, ou seja, possui dois grupos NH2 ligados
a um radical acila – grupo radical que possui um átomo e oxigênio (O) e um átomo
de carbono (C) - e possui um caráter mais básico que as demais amidas. Conforme
MARTIN e HINE (2008).
HALLIBURTON e MORGAN (1989) salientam que o composto possui fórmula
química CO(NH2)2 (ou, NH2CONH2), disposta na Figura 1 (a), é considerada um
composto nitrogenado não-proteico (NNP) - todo nitrogênio que não se apresenta na
forma polipeptídica. É um composto produzido no fígado, e excretado pelos rins
através da urina.Foi o primeiro composto orgânico sintetizada em laboratório no
mundo, por Friedrich Wöhler, apresentando-se com o aspecto de cristal ou pó
cristalino branco, Figura 1 (b).
Figura 1 – (a) Fórmula Estrutural da Ureia - CO(NH2)2; (b) Ureia Sintetizada em laboratório
(a) (b)
Fonte: LEONARDO, (2013); Adaptações de BNR (2013).
Em solução aquosa se hidrolisa facilmente liberando amônia (NH3) e dióxido
de carbono (CO2), sendo o principal produto da síntese proteica realizada pelos
organismos humanos e de diversos mamíferos. Apesar de a Ureia industrial possuir
composição química CO(NH2)2, como a produzida no organismo, esta possui em sua
composição uma pequena quantidade de ferro (Fe), chumbo (Pb) e/ou biureto
(H2NCONHCONH2), como exposto na tabela 01, não considerados tóxicos.
Segundo LERNER e LERNER (2003), de forma geral, as principais
características físicas da Ureia são: estado sólido, quando em temperatura ambiente

(25°C); ponto de fusão entre 132°C e 135°C, havendo variação na coloração entre o
incolor, para a Ureia produzida no organismo, e o branco, para a Ureia produzida
industrialmente, que se apresenta em estado sólido, com odor suave (tendendo a
ser inodoro) e possuindo sabor salino. Esta é uma substância higroscópica, portanto
possui capacidade de absorver água, tendo alta solubilidade em água (666,7 g/l) e
em álcool (100 g/l), sendo insolúvel em clorofórmio e éter.
Tabela 1 - Composição Química da Ureia
Compostos Proporção (%)
Nitrogênio 46,4
Biureto 0,55
Água 0,25
Amônio Livre 0,008
Cinza 0,003
Ferro + Chumbo 0,003
Fonte: SANTOS, 2001.
2.1.ORIGENS
A substância é tóxica aos organismos vivos como animais e seres humanos.
Sendo produzida no fígado, filtrada nos rins, e excretada do organismo por meio da
urina e suor, é principalmente encontrada, em quantidades mínimas, segundo
DERMAGE (2013),
Em quantidades menores, a Ureia está presente no sangue, na linfa, nos
fluidos serosos, nos excrementos de peixes e de muitos outros animais
inferiores. [...] É proveniente da decomposição das células do corpo e
também das proteínas dos alimentos. A Ureia também está presente no mofo
dos fungos, assim como nas folhas e sementes de numerosos legumes e
cereais.
2.2.CICLO DE UREIA
De acordo com ALLABY (1999), a Ureia, no organismo, é obtida através da
conversão de amônia proveniente do processo de desaminação, processo que
ocorre na mitocôndria hepática, pela qual o aminoácido libera o seu grupo amina na
forma de amônia e se transforma em um cetoácido – ácido orgânico que possui um
grupo carbonila e um grupo carboxílico – correspondente, neste caso, a ureia. Este
processo de transformação da amônia em ureia é chamado Ciclo da Ureia.
Segundo LAGASSE (1993), SUGINO (2008) e WADA (1930), o Ciclo da
Ureia, ilustrado Figura 2, consiste em cinco reações, das quais duas ocorrem dentro
da mitocôndria e três no citosol. O ciclo se inicia com a reação entre o Amônio

(NH4
+
) e o Bicarbonato (HCO3
-
), desencadeando a formação de Carbamoíl Fosfato
(CH2NO5P2
-
), que será utilizado para efetuar a transferência entre o grupo amina
para a Ornitina - aminoácido sintetizado através da arginina. A partir desta reação
entre o Carbamoíl fosfato e a Ornitina, forma-se a Citrulina - aminoácido que não é
codificado pelo ADN, sendo produzido nas proteínas que o contém a partir da
arginina. Uma vez formada a Citrulina, esta sai da mitocôndria para o citosol da
célula, onde o Ácido Aspártico (C4H7NO4) realizará o restante das reações do ciclo.
Figura 2 - Ciclo da Ureia
Fonte: www.desenvolvimentovirtual.com
A reação entre a Citrulina e o ácido Aspártico formaargininosuccinato que é
catalisado pela ArgininosuccinatoSintetase (ASS). O Argininosuccinato é clivado em
Arginina e Fumarato. A reação de Arginina com água, por meio de hidrólise, produz
Ureia e Ornitina. Após o Ciclo e a concluída a produção da Ureia, esta é captada
pelos rins, através da corrente sanguínea, e é eliminada por meio da urina.
Essas reações utilizam a energia de quatro ligações de fosfato, 3 de
Adenosina Trifosfato (ATP), que são hidrolisados a 2 Adenosina Difosfato (ADP), e 1
Adenosina Monofosfato (AMP). A equação geral do Ciclo de Ureia, no organismo, é
representada pela equação 01.
2NH3 + CO2 + 3ATP + H2O → (NH2)2CO + 2ADP + 4Pi + AMP + 2H+
(1).

3. HISTÓRICO
Conforme a BRITANNICA (2003), a Ureia foi descoberta em 1773 pelo
químico e fármaco francês Hilaire-Marin Rouelle, ilustrado na Figura 3, este dedicou-
se a análise de fluidos extraídos e isolados de animais vertebrados, sendo
responsável pela descoberta da presença de cloreto de cálcio e cloreto de sódio no
sangue. A descoberta da Ureia ocorreu quando Hilaire conseguiu isolar a substância
extraída da urina de humanos, vacas e cavalos na forma de cristal.
Segundo a EASP (2006), no século XVIII, TorbernOlof Bergman (Figura 3),
químico orgânico sueco, começou a utilizar o termo "Química Orgânica" na literatura
científica. Bergman definia os compostos orgânicos como as substâncias do
organismo vivo, e as demais substâncias do reino mineral como compostos
inorgânicos; deste modo, a Química Orgânica era definida como o ramo químico que
estuda os compostos extraídos dos organismos vivos.
Posteriormente, Antoine-Laurent Lavoisier (Figura 3) observou que
determinados compostos possuíam algumas características comuns. Partindo deste
pressuposto, ao efetuar uma experiência com átomos de carbono juntamente com
os de hidrogênio Lavoisier concluiu que o elemento Carbono era comum a todas as
substâncias provenientes de organismos vivos. Conforme Usberco; Salvador (2005).
Baseando-se nisto, Jöns Jacob Berzelius (Figura 3), no início século XIX,
criou a Teoria da Força Vital (Vitalismo). Segundo UFSM (2013), nesta teoria as
substâncias extraídas de organismos vivos não poderiam ser sintetizadas em
laboratório, pois só poderiam ser formadas pela interferência de uma força vital. De
acordo com BERZELIUS (1807, apud UFMS, 2013)
Na natureza viva os elementos estão sujeitos a leis diversas que os da a [...]
vida. Assim sendo, os compostos orgânicos não podem ser formados
somente sob a influência de forças físicas e químicas comuns, mas
necessitam da intervenção de uma força particular.
Discordando desta Teoria, o químico alemão Friedrich Wöhler (Figura 3),
amigo e discípulo de Berzelius, após anos de trabalho, conseguiu, ao acaso, no ano
de 1828, sintetizar a Ureia através do aquecimento do Cianato de Amônio
(NH4OCN).

Figura 3 – Da esquerda para a direita: Rouelle, Bergman, Lavoisier, Berzelius, Wöhler.
Fonte: Adaptações de ASSIS, 2013.
Como descreve BATCHELOR (1998), Wöhler obteve o Cianato de Prata
(AgNCO) a partir do aquecimento do Cianeto de Prata (CN2Ag) na presença de
oxigênio do ar. Ao tratar o Cianato de Prata com uma solução de Cloreto de Amônia
(NH4Cl), isolou dois produtos com as mesmas propriedades do Cianato, um
precipitado de Cloreto de Prata e uma solução de Cianato de Amônio. Este Cianato
de Amônio foi filtrado e evaporado, obtendo-se uma substância em estado sólido, a
qual foi aquecida constituindo cristais brancos, que, ao ser comparado à Ureia
isolada da urina, foi comprovada que estas eram idênticas.
Segundo UFMS (2013) esta reação é conhecida até hoje como “Síntese de
Wöhler”, vide equação 2, e tem grande importância histórica, pois a partir dela os
cientistas começaram a sintetizar outros compostos orgânicos em laboratórios, uma
vez que a Teoria do Vitalismo tinha sido totalmente derrubada. O próprio Wöhler
confirmou este fato ao enviar uma carta para Berzelius, em que afirmava:
Devo informá-lo que consegui preparar Ureia sem a necessidade de um rim
de animal, seja homem ou cachorro. A Ureia foi obtida a partir de uma
substância inanimada em um grande balão de vidro, que nada tinha de
vital. (WÖHLER apud USBERCO, 2001, p. 15).
NH4
+
CNO-
→∆
CO(NH2)2 (2)

4. APLICAÇÕES DA UREIA
A ureia é um composto incolor que pode ser formado naturalmente dentro do
corpo humano, e pode ser sintetizado em laboratório ou por outros meios.
Cotidianamente pode-se encontrar a ureia combinada com o formol formando o
polímero ureia-formaldeído que foi o primeiro tipo de vidro plástico a ser utilizado
misturado com a celulose, pois este polímero apesar de ser primariamente
transparente ele vai rachando e ficando opaco com o tempo, e por isso se mistura a
celulose, que evita esse efeito.
A ureia-formaldeído é atualmente utilizada para fazer fórmica, um material
utilizado para fazer móveis diversos. Ureia também é componente de explosivos de
nitrocelulose, como estabilizador, e explosivos caseiros, feitos de fertilizantes
químicos, nos quais a ureia é um componente.
4.1.BIOLÓGICA
No corpo humano a ureia é produzida em sua maioria no fígado onde as
células a sintetizam a partir da amônia e do gás carbônico, sendo que depois a ureia
liberada no sangue, onde será transportada para todo o corpo para realizar a função
de manter os eletrólitos (potássio, sódio, cálcio, etc.) em equilíbrio. A ureia é filtrada
pelos rins que permite a passagem de uma parcela da ureia produzida no corpo e
filtra a outra parcela e a elimina no suor e na urina, onde a ureia serve de indicador
de possíveis doenças que causam o aumento ou a queda de ureia expelida.
Como explicado anteriormente, através de várias reações realizadas pelo
nosso metabolismo chamado ciclo da Ureia (ou Ciclo de Krebs-Henseleit), o
nitrogênio indesejável é transformado em amida, e então é eliminado;
desempenhando, portanto, uma importante função no organismo.
Pode-se tomar como exemplo de uma doença que pode ser identificada pela
urina a Uremia (elevado nível de Ureia) queocorre devido a uma incapacidade do
sistema renal de purificar o sangue com excesso de nitrogênio, causando um
aumento da quantidade de ureia no sangue. Essa doença pode ser causada por
diabetes, hipertensão entre outros e pode ser tratada através da hemodiálise e da
mudança para hábitos saudáveis.

A taxa normal da ureia no sangue deve ser de 3,6 a 8,3 mg/dL. Em casos em
que a Ureia está acima desse valor é chamado de hiperuremia, e em casos em que
o nível está abaixo de 3,6 é considerado hipouremia. O que determina os níveis da
Ureia são aspectos como hábitos alimentares, hidratação corporal, sedentarismo e o
próprio metabolismo.
4.2.INDUSTRIAL
Antes de considerarmos as várias aplicações da Ureia na indústria, é
importante salientar que a Ureia industrial é quimicamente igual à Ureia animal
(obtida na urina). A diferença entre tais consiste basicamente no aspecto físico, já
que a Ureia industrial pode estar na forma de grânulos (pérolas).
Industrialmente a ureia se encontra na produção de armamentos, pois ela é
um componente dos explosivos, na produção de fertilizantes, na qual praticamente
toda a ureia produzida industrialmente é utilizada. Na indústria têxtil a ureia é
combinada com formol para formar ureia-formaldeído, que é utilizado na fabricação
de resinas plásticas, como a fórmica e na pintura de tecidos e revestimento de
papeis.
Recentemente no Brasil ocorreu a descoberta da adição de ureia, formol e
água ao leite cru pelos homens responsáveis pelo transporte do leite do campo até a
fábrica, com o objetivo de lucrar mais além dos 7% que lhes é devido pelo seu
produto, todavia esta adulteração trouxe sérios riscos ao consumidor, pois segundo
a OMS a ureia, assim como o formol, pode causar câncer, e a ureia em excesso no
sangue pode causar a uremia, que ocorre quando os rins já não conseguem filtrar o
excesso de ureia no sangue, e isso acabará por levar o paciente às técnicas de
filtragem de sangue, como a hemodiálise ou em último caso ao transplante.
Graças a descoberta dessa quadrilha, em maio de 2013.foi criada a operação
Brasil Compensado que está investigando outros casos como esse pelo Brasil,
principalmente no Rio Grande do Sul onde a indústria leiteira tem maior força. Essa
operação é responsável pela remoção de 26 lotes de oito empresas, e pela prisão
de 9 das 15 pessoas até agora envolvidas.
Portanto, segundo Malavolta (1981, p. 56) estas são as características da

Ureia industrial:
A Ureia é sintetizada na área industrial através da amônia e do dióxido de
carbono, e é usada para a fabricação de melamina, resinas sintéticas, plásticos
diversos, impermeabilizantes, entre outros. Ela também é muito utilizada na indústria
farmacêutica, alimentícia e cosmética. Algumas das suas principais utilidades no
meio industrial são:
Fabricação de resinas Ureia – formaldeído;
Fabricação de adesivos de madeira;
Modelagem de objetos;
Aumentar a resistência do papel;
Evitar encolhimento de tecidos;
Impermeabilizar solos;
Fabricação de tintas;
Aumentar a solubilidade de corantes;
Combate ao óxido de nitrogênio (o segundo principal poluente por causa da
combustão do óleo diesel).
4.3.AGRÍCOLA E AGROPECUÁRIA
O solo é um recurso que por anos vem sendo considerado o principal
sustento das plantas, e útil como fonte de alimento para animais (inclusive o ser
humano). Porém, há solos que são pobres em nutrientes e isso diminui a
capacidade de produção de alimentos. Então, o uso de fertilizantes tem sido uma
boa solução para este problema.
Um dos mais importantes nutrientes para o desenvolvimento agrícola é o
nitrogênio; e pelo seu baixo custo e alta concentração de nitrogênio (46%), a Ureia é
considerada o principal adubo nitrogenado. A Ureia, além disso, absorve com
facilidade a umidade do ar, e no solo, o nitrogênio da Ureia se transforma em NH3(g)
– (amônia) e NO3 (nitrato). A Ureia também é utilizada (em menor proporção) como
adubo foliar (processo de nutrição complementar à adubação), com o objetivo de
suprir uma deficiência de nitrogênio.

Na agricultura a ureia pode ser utilizada de duas formas que são como
fertilizante e como suplemento alimentar dos animais campestres. Como a ureia é
um composto orgânico presente na maioria dos seres vivos esta também se torna
necessária às plantas, que na cadeia alimentar são os consumidores primários.
As plantas necessitam dentre outras substâncias químicas do Nitrogênio que
pode ser fornecido através da quebra da molécula da ureia, sendo este Nitrogênio
necessário para que a planta mantenha seu crescimento regular, sem que ocorra
retardamento no desenvolvimento e morte prematura, por isso a ureia é um
componente dos fertilizantes químicos, juntamente com o Fósforo, o Cálcio, o
Enxofre dentre outros.
É necessário ter cuidado na aplicação da ureia nas plantações, pois por
conter Nitrogênio em sua composição pode danificar as folhas; se aplicado
diretamente sobre elas a aplicação deve ser feita com a ureia em grânulos sem que
entre em contato com a base das folhas ou seja dissolvida em água numa proporção
de 1% a 2% e em dias nublados, pois o sol pode contribuir para a danificação ou
morte da plantação, porém se a ureia for aplicada corretamente a planta crescerá
saudavelmente e sem consequências para o consumidor secundário, pois todos os
seres vivos possuem uma taxa de ureia em sua composição.
Na alimentação dos animais campestres a ureia é utilizada como suplemento
alimentar de animais como novilhos, vacas e caprinos, tendo como resultado o
desenvolvimento desses animais, todavia assim como a aplicação da ureia nas
plantas deve-se ter cuidado com a aplicação da ureia nos animais, pois esses
podem sofrer desidratações e irritações devido à natureza básica da ureia.
Para evitar que o animal sofra intoxicações devido ao mau uso da ureia no
seu suplemento, deve-se fazer a introdução da ureia na alimentação dos animais por
partes, possuindo por precaução ácido acético armazenado e de fácil acesso, para
que se possa fazer a desintoxicação caso algum animal apresente sinais de
intoxicação por ureia.
Caso não ocorra nenhum contratempo na introdução da ureia como
suplemento alimentar, a quantidade de ureia por ração se estabilizará em torno de

30g a 50g por 100kg de alimento dado ao animal, sendo que essa quantidade pode
ser alterada de acordo com a dieta e o porte do animal.
Será necessário também o aumento no fornecimento de água, pois um dos
efeitos colaterais do uso da ureia é o aumento da sede que o rebanho sentirá, e para
completar será necessária a inserção de fontes de nitrogênio naturais para o
rebanho, como pedaços de cana ou restos culturais, que deverão ser misturados a
ureia e postos para repousar, sendo depois estes misturados homogeneamente na
comida do ruminante, para evitar uma ingestão exacerbada que causará a
intoxicação que pode levar a morte do animal. Outra aplicação da Ureia na
agricultura é para a alimentação de ruminantes. Ou seja, é utilizada para suprir
possíveis deficiências de proteínas nas pastagens.
4.3.1. Vantagens da Ureia:
Menor custo por unidade de nitrogênio;
Menos acidificante do que outros fertilizantes;
Eficiência como adubo foliar;
Menor custo por unidade de proteína.
4.4.COTIDIANO
Como já sabemos, a Ureia é altamente solúvel em água, e atua
proporcionando ação hidratante, queratolítica e antibacteriana. A Ureia possui
características de hidratação ativa, por isso ela age mantendo a pele hidratada por
um período prolongado. Além disso, a Ureia é capaz de se ligar às moléculas de
água dentro células e portanto tem um efeito de hidratação dentro das células.
Portanto, umas das utilidades da Ureia é o tratamento cosmético de peles secas.
Em muitos casos, também a Ureia pode ser adicionada ao xampu por possuir
características fungicidas e bactericidas.

4.5.INDUSTRIA COSMÉTICA
A ureia pode ser encontrada também na composição de vários produtos
cosméticos como xampus, condicionadores, mas principalmente em hidratantes
corporais, nos quais ela promove uma hidratação mais profunda com resultados
desde a primeira aplicação. Segundo o parecer técnico Nº 7 da Agencia Nacional de
Vigilância Sanitária (ANVISA), publicado no ano de 2005, a concentração de ureia
em produtos cosméticos não deve passar de 10% sendo esses produtos com tal
concentração são classificados de Grau 2. Os cosméticos de Grau 1 são aqueles
que possuem até 3% de ureia na composição. A ANVISA não recomenda o uso de
produto que contenham ureia a mulheres grávidas, pois a mesma atravessa
facilmente a barreira placentária e isso pode causar problemas ao desenvolvimento
do feto.
Para se conseguir produtos com a concentração de ureia acima dos 10%
permitidos é necessária a manipulação de fórmulas, que será feita de acordo com a
receita passada pelo dermatologista, cuja consulta antes de utilizar qualquer tipo de
creme a base de ureia se faz fundamental, pois ele por ser um especialista poderá
indicar o melhor meio de se fazer uso dessa substância.
Tabela 2 –Aplicações da Ureia na indústria cosmética
Concentração Indicação
Até 2% Compressas para ferimentos, limpeza e estimular cicatrização.
3% Hidratação de peles sensíveis e pele da criança.
10% Hidratação de todos os tipos de pele.
10% a 20% Tratamento de hiperqueratoses.
20% Hidratação de áreas mais secas, como cotovelo, joelho e calcanhar.
10% a 40% Psoríase
40% Língua nigra vilosa
Fonte: VIAFARMA, 2013.
Na tabela acima se encontram as porcentagens usualmente utilizadas para
cada caso. Pode-se notar que a ureia é utilizada na cicatrização de ferimentos
comuns e incomuns, como a psoríase, que é uma doença que afeta todo o corpo
exteriormente e interiormente, em casos raros, causando lesões bem demarcadas
que descamam e apresentam uma coloração avermelhada.
A depender da gravidade do paciente portador da psoríase, o nível de ureia
no medicamento pode chegar a 40%, nível tal que é utilizado para o tratamento de
língua nigra vilosa, que é uma doença na qual a coloração da língua altera para um

tom castanho ou preto devido à parada da descamação natural das papilas da
língua.
Níveis mais baixos de concentração de ureia são utilizados para a hidratação
da pele, sendo que algumas concentrações podem ser utilizadas em partes do corpo
mais sensíveis como o rosto enquanto outras são utilizadas para tratar áreas como o
joelho, cotovelo, calcanhar e pés, que são áreas mais propensas a desenvolver
hiperqueratoses que se caracterizam pelo endurecimento da área devido ao
acumulo de queratina que no caso dos pés se acumula e começa a rachar,
causando incomodo ao portador da hiperqueratoses.
Industrialmente a ureia se encontra na produção de armamentos, pois ela é
um componente dos explosivos, na produção de fertilizantes, na qual praticamente
toda a ureia produzida industrialmente é utilizada. Na indústria têxtil a ureia é
combinada com formol para formar ureia-formaldeído, que é utilizado na fabricação
de resinas plásticas, como a fórmica e na pintura de tecidos e revestimento de
papeis.
Recentemente no Brasil ocorreu a descoberta da adição de ureia, formol e
água ao leite cru pelos homens responsáveis pelo transporte do leite do campo até a
fábrica, com o objetivo de lucrar mais além dos 7% que lhes é devido pelo seu
produto, todavia esta adulteração trouxe sérios riscos ao consumidor, pois segundo
a OMS a ureia, assim como o formol, pode causar câncer, e a ureia em excesso no
sangue pode causar a uremia, que ocorre quando os rins já não conseguem filtrar o
excesso de ureia no sangue, e isso acabará por levar o paciente às técnicas de
filtragem de sangue, como a hemodiálise ou em último caso ao transplante.
Graças a descoberta dessa quadrilha, em maio de 2013.foi criada a operação
Brasil Compensado que está investigando outros casos como esse pelo Brasil,
principalmente no Rio Grande do Sul onde a indústria leiteira tem maior força. Essa
operação é responsável pela remoção de 26 lotes de oito empresas, e pela prisão
de 9 das 15 pessoas até agora envolvidas.

5. PROCESSO DE FABRICAÇÃO
De forma geral, o processo de fabricação da Ureia consiste em quatro etapas
principais, as quais dispõem-se no fluxograma 01, que envolvem desde o processo
de fabricação do carbamato de amônia, até a perolaçãoda Ureia concentrada. A
primeira etapa refere-se ao processo de fabricação do Carbamato de Amônia,
composto que será a matéria prima da ureia, e por meio da desidratação na
segunda etapa do processo desencadeará a formação da solução de ureia (com
contaminantes), que terão os reagentes que não reagiram no processo, devido a
baixo índice de rendimento da reação, sendo reaproveitados no processo de reciclo
na terceira etapa. Após isto, na última etapa, será realizado o processo de
concentração da ureia, pelo qual tornará possível efetuar a granulação da ureia para
consumo e comercialização. As três primeiras etapas do processo dispõem-se na
figura 05.
Fluxograma 01 – Processo de Fabricação da Ureia
Neste processohaverão duas reações químicas principais, fundamentais para
a síntese de ureia. A primeira refere-se à fabricação de Carbamato de Amônia,
(NH3)2CO2, através da reação entre Dióxido de Carbono (CO2) e Amoníaco (NH3
líquido); e a segunda que consiste na desidratação do carbamato de amônia para
formação da ureia, CO(NH2)2. A Figura 4 ilustra as etapas 1, 2, 3 da fabricação
industrial da ureia.

Figura 4 – Processo de Síntese Industrial da Ureia
Fonte: FILHO, 2011.

Antes de efetuar a análise e descrição do processo de síntese industrial da
ureia é necessário efetuar duas observações conceituais na figura 4. De acordo com
FERREIRA (2013), o “tanque de amoníaco” pode ou não ser um tanque. Por
segurança e normatização, este geralmente é um vaso de pressão, o qualé
responsável por efetuar o armazenamento do amoníaco, que consiste no gás
amônia, porém no estado líquido. Como este fluido possui caráter volátil – facilidade
em evaporar nas CNTP (Condições normais de temperatura e pressão) –, o mesmo
deve ser armazenado em um vaso de pressão. Sendo que é extremamente comum
e recorrente a utilização, para este tipo específico processo, um vaso de pressão
esférico e não um tanque, como ilustra figura 4.
Outra observação a ser realizada sobre este fluxograma do processo refere-
se à saída de produto da Autoclave, segundo este há a saída de “Solução de ureia”
e outros compostos, quando na autoclave não há condições de temperatura e
pressão propícias para a formação de ureia. Neste equipamento haverá a formação
de carbamato de amônia, e haverá a entrada deste composto reciclado, como será
abordado posteriormente, entretanto não há formação de ureia.
5.1.ETAPA 01 – FABRICAÇÃO DO CARBAMATO DE AMÔNIA
Como explicado anteriormente, a primeira etapa, ilustrada pela figura 5,
consiste na fabricação do Carbamato de Amônia. Este composto será obtido após a
reação entre CO2 (Dióxido de Carbono) e NH3 (Amoníaco) sobre condições
específicas de temperatura e pressão. A reação, equação 3, consiste em uma
reação exotérmica com alto rendimento que é promovida pelo autoclave.
NH3(liq) + CO2 (gas)
∆
(NH3)2CO2 (liq) (3)
Armazenada no “tanque de amoníaco”, a amônia deve estar no estado
líquido, portanto, sendo denominada de “amoníaco” e não amônia.De acordo com
ANSELMO e BARBOSA (2013), “aUreia é formada apenas na faselíquida (solução),
o que obriga a manter esta fase com calor e sob pressão”.O composto liquefeito é
encaminhado para a autoclave com o auxílio de uma bomba, a qual vai possibilitar a
pressão necessária ao amoníaco para que este possa ser introduzido no
equipamento. Já o CO2, segundo composto necessário para a formação do

carbamato, é impulsionado no estado gasoso por um compressor à autoclave, que
assim como a bomba, propiciará as condições de acesso do gás ao equipamento.
Figura 5 – Etapa 01: Fabricação do Carbamato de Amônia
Fonte: Adaptações de FILHO, 2013.
A autoclave é responsável por promover as condições energéticas, no que se
refere à pressão e temperatura, necessárias para que a reação do gás carbônico
com o amoníaco possa ocorrer. De acordo com FILHO (2011) as condições internas
da autoclave são ajustadas de modo que seja possível ocorrer a reação de síntese
entre os reagentes “na fase líquida (solução) sob pressão de 13a 15MPa(148 - 246
atm) e temperatura de 170 e 200°C”, formando o Carbamato de Amônia, (NH3)2CO2.
Segundo ANSELMO e BARBOSA (2013),
Uma vez que as duas reações são reversíveis [etapas 1 e 2], o equilíbrio
depende da temperatura, da pressão e da concentração dos vários
componentes. A razão da conversão aumenta com a elevação de
temperatura. [...] Em virtude de a pressão aumentar rapidamente com a
elevação da temperatura, as temperaturas da reação excedem a 210°C na
prática industrial.
Nesta etapa há ainda a adição da Solução reciclada de carbamato, a qual irá
ser utilizada para aumentar a concentração do composto, e a redução da pressão
de, em média, 220 atm para 20 atm por meio da válvula de expansão. Esta solução
reciclada é consequência do baixo rendimento do processo posterior, a etapa 2, a
desidratação do carbamato de amônia.

5.2.ETAPA 02 – DESIDRATAÇÃO DO CARBAMATO DE AMÔNIA
Após fabricado, o carbamato de amônia é encaminhado para o Primeiro
Decomponedor, como ilustra a figura 6, e neste iniciará o processo de desidratação
da substância a fim de obter o produto final deste processo: a ureia. A equação geral
para obtenção da ureia dispõe-se na equação4.
Desidratação do Carbamato de Amônia (ou síntese da ureia)
(NH3)2CO2 (liq)
∆
CO(NH2)2 (liq) + H20(gas) + CO2 (gas) (4)
Figura 6 – Etapa 2: Decomposição do Carbamato
Fonte: Adaptações de FILHO, 2013.
O Decomponedor é uma torre de pratos, como as torres de fracionamento de
petróleo, e tem por objetivo realizar a separação (NH4)2CO3do carbamato, formando
ureia. Esta reação irá ocorrer do seguinte modo: o carbamato irá ser inserido no
primeiro decomponedor, o qual estará sendo aquecido por vapor. Este equipamento
possui condições de temperatura e pressão similaresas da autoclave, de modo que
o produto irá, como expõe a equação 4, ser desidratado formando Gás Carbômico,
Amônia e Solução de Ureia em uma reação exotérmica.
Segundo ANSELMO e BARBOSA (2013), “na passagem para os tubos do
primeiro decomponedor, onde a maior parte, do carbamato não é decomposta pelo
calor de vapor de água e o NH3 e CO2, gasosos são separados da solução da
Ureia”. Devido à estrutura da torre de decomposição será possível efetuar a
separação dos compostos por fases. Nas bandejas inferiores estará disposta a
solução de ureia e compostos que não reagiram,como o carbamato de amônia,
assim como a água, produto do processo de desidratação do composto, que será
retirada do equipamento na forma de condensado.

Já nas bandejas superiores situam-se os gases como carbônico, amônia, e os
vapores de água, os quais devido às condições de temperatura e pressão mantêm-
se em estado gasoso até a próxima etapa.LEMKOWITZ (1979 apud FILHO, 2011) e
ANSELMO e BARBOSA (2013),salientam que devido ao baixo rendimento desta
reação, entre 40 e 70%, há a necessidade de um segundo decomponedor, a fim de
aumentar o índice de aproveitamento desta reação, pois o rendimento cresce em
função da temperatura.
Nesta reação, os vapores de água serão responsáveis por aumentar a
temperatura e a pressão no decomponedor, desencadeando a desidratação do
composto. À medida que isto ocorre, devido ao baixo rendimento desta reação,
segundo FILHO (2011); os compostos que não reagirem, assim como os produtos da
reação de decomposição serão encaminhados para um segundo decomponedor.
A principal diferença entre o segundo decomponedor, e o primeiro é o método
de aquecimento destes. De acordo com FILHO (2011) e ANSELMO e BARBOSA
(2013), o aquecimento do primeiro é realizado por meio de vapor, enquanto o
segundo será aquecido pelos vapores do próprio produto, de modo a otimizaro
processo e reduzir custos de operação. Entretanto, o segundo decomponedor terá
por objetivo aumentar a concentração de ureia, fazendo com que o Carbamato de
amônia que não se decompôs seja reaproveitado.Os mesmo autores salientam que
no segundo decomponedor,
O efluente (solução de Ureia) tem a pressão reduzida a 1atm manométrica
antes de entrar e percorrer os tudos do decomponedordo segundo estágio,
para perder todo o NH3 e o CO2 residuais. O segundo decomponedor é
aquecido pelos vapores do primeiro, e a degasagem final é feita com vapor
de água virgem.
Após estes procedimentos a solução de carbamato de amônia que não foi
desidratada irá ser encaminha para o absorvedor, sendo que os gases e vapores
serão encaminhados ao segundo absorvedor. E a solução de ureia será
encaminhada para expedição e acabamento, portanto para os dois próximos passos:
reciclo e cristalização.

5.3.ETAPA 03 – RECICLODO CARBAMATO DE AMÔNIA
A terceira etapa do processo de fabricação da ureia consiste no reciclo do
carbamato de amônia que não foi desidratado. Como já explicado, devido ao baixo
rendimento da reação, cerca de 40% a 70% de todo o reagente é convertido em
produto, de modo que é necessário haver uma reciclagem destes reagentes para
otimizar este processo. Este processo pode ser dividido em duas malhas: a malha
do absorvedor 01, figura 8, e do absorvedor 02, figura 9.
Figura 7 –Etapa 03: Malha 01
Fonte: adaptações de FILHO, 2011.
Na primeira malha, destacada em vermelho, o carbamato de amônia diluído
no segundo decomponedor é encaminhado para o primeiro absorvedor, o qual será
responsável por efetuar o aumento da concentração desta substância. Devido a
pouca concentração do carbamato, que perdeu grande parte desta devido às
condições de temperatura e pressão dos decomponedores, há a necessidade de
efetuar aumento em sua concentração.
Para tal, a torre de absorção um, que é uma torre de recheio, será
responsável por diminuir o volume do mesmo fazendo assim, como expõe a
equação 5, que a concentração aumente. Já que esta é inversamente proporcional
ao volume. Onde, C é concentração; n = quantidade de matéria e V = volume.
(5)
Como temperatura refere-se à agitação de moléculas, e quanto menor a
temperatura menor será o volume, o objetivo deste processo é reduzir o volume do
carbamato por meio da torre de absorção, para que assim possa aumentar sua

concentração. Este processo será realizado pelo resfriamento do carbamato nas
partes inferiores e superiores da torre de recheio, fazendo assim com que a troca
térmica seja mais eficiente. Por fim, o carbamato reciclado com maior concentração
será inserido de volta à autoclave, para que este possa ser reaproveitado no
processo de síntese da ureia.
É importante salientar que tanto neste absorvedor, quanto no segundo, há na
parte superior saída de amoníaco. Esta saída é consequência da maior
concentração de amoníaco na reação. De acordo com FILHO (2011), esta medida
tem por objetivo, além de aumentar a concentração do composto permitindo sua
reciclagem, evitar, posteriormente, a formação de Biureto, principal contaminante da
ureia. Este composto de fórmula química NH2CONHCONH2é formado quando a
solução de ureia encontra-se entre150 e 160°C, equação 6.
2 NH2CONH2
∆
NH2CONHCONH2 + NH3 (6)
Esta substância é tóxica para as plantas, gerando uma série de danos para as
mesmas, como a agricultura é uma das principais aplicações da ureia mundialmente,
a presença deste contaminante é extremamente indesejada. ANSELMO e
BARBOSA (2013) salientam que
Essa reação é, também, reversível e favorecida por temperatura alta, baixa
concentração de amônia e longos tempos de residência. A uma baixa
concentração de amônia e a temperaturas acima de 90°C, verifica-se a
decomposição da Ureia em biureto e amônia. Em baixas concentrações de
amônia, a formação de biureto em Ureia liquefeita, ou em solução de Ureia
concentrada, é muito grande. Um excesso de amônia, é introduzido no
processo, de modo a manter um baixo teor de biureto.
A segunda parte da terceira etapa, ilustrado na figura 9, é caracterizada pela
reidratação do carbamato de amônia, a fim de gerar uma solução diluída e
concentrada do composto. A reação no absorvedor dois inicia-se com a entrada do
carbamato de amônia desidratado (amoníaco, dióxido de carbono e vapor de água)
em alta temperatura. Ao ser inserido no equipamento é inserido água no composto
que acabara de ser desidratado, a fim de gerar nova solução de carbamato.
Este procedimento é intermediado pelo recheio da torre que amplia a área de
contato da substância com a água, reidratando o carbamato e formando uma
solução diluída do mesmo. Após isto, a fim de aumentar a concentração do
composto e possibilitar sua aplicação no processo o mesmo é adicionado em um

trocador de calor resfriador para que, assim como o primeiro absorvedor, este possa
ter sua concentração aumentada.
Figura 8 – Etapa 03: Malha 02
Fonte: adaptações de FILHO, 2011.
Após este procedimento a solução de carbamato de amônia com uma maior
concentração é encaminhado ao segundo decomponedor, de modo que seja
possível recicla-lo no sistema, aumentando a produtividade do mesmo. Sendo que a
vazão de amoníaco do absorvedor um e dois se encontram e serão condensados
pelo trocador de calor condensador, a fim de possibilitar o reciclo do amoníaco ao
processo, após isto estes serão armazenados no “tanque de amoníaco” para
posteriormente serem utilizados no processo.
5.4.ETAPA 04 – PEROLAÇÃO DA UREIA
Após a extração da ureia do primeiro decomponedoresta será encaminha, de
acordo com ANSELMO e BARBOSA (2013) paraSistema de Acabamento de Ureiaque
éconstiuído pelas etapas finais do processo produtivo. Tem por finalidade
conferir à Ureia características adequadas a seu manuseio e/ou a suas
diferentes aplicações (fertilizante, pecuária e industrial). Esse sistema
abrange os seguintes subsistemas: Evaporação, que consiste na etapa final
de remoção da água presente na solução de Ureia; Perolação, tem o
objetivo de obter o produto na forma de um sólido granulado; Abatimento de
finos, destinado a minimizar perdas e/ou contaminação ambiental
provocadas pelo arraste de partículas de tamanho muito reduzido (poeira de
Ureia); Recobrimento, que visa conferir ao produto determinadas
características físico-químicas (maior resistência mecânica dos grãos,
menor tendência à aglomeração etc.).

6. EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS
6.1.VASOS DE PRESSÃO
Os vasos de pressão são equipamentos com a função de armazenar fluidos,
sujeitos a altas pressões.Um vaso é capaz de suportar pressões internas superiores
a 100 Kpa ou inferiores a pressão atmosférica.
O equipamento tem diversos tamanhos e pesos, sendo os mais comuns, os
cilíndricos e esféricos feitos dos mais variados materiais de construção.Suas
aplicações também são diversas como armazenamento e acumulação de gases e
também separar ou absorver os componentes de misturas líquidas e gasosas como
nas torres de destilação.
Os exemplos de vasos incluem desde uma simples panela de pressão de
cozinha a um complexo reator nuclear. Sendo todos sujeitos a uma grande pressão
interna e externa e caracterizados como sendo de alto risco, pois armazenam uma
grande quantidade de energia.
Figura 9 – Vasos de pressão cilíndrico
Fonte: ARXO, 2013.
6.1.1. Normas de Segurança
Os vasos também são submetidos às normas de segurança:
Todo vaso de pressão deve ter afixado em seu corpo, em local de fácil
acesso e bem visível, placa de identificação indelével com, no mínimo, as
seguintes informações: a) fabricante; b) Número de identificação, c) Ano de
fabricação, d) Pressão Máxima de trabalho admissível; e)Pressão de teste
hidrostático; f) Código de projeto e ano de edição; NR-13(13.6.3)

Como já foi dito, os vasos são equipamentos de grande risco por isso são
necessários alguns instrumentos essenciais de segurança.
Constitui risco grave iminente a falta de qualquer um dos seguintes itens: a)
válvula ou outro dispositivo de segurança com pressão de abertura ajustada
em valor igual ou inferior a PMTA, instalada diretamente no vaso ou no
sistema que o inclui; b) dispositivo de segurança contra bloqueio inadvertido
da válvula quando esta não estiver instalada diretamente no vaso; c)
instrumento que indique a pressão de operação.NR-13 (13.6.2)
6.1.2. Esferas
As esferas são vasos de alta pressão com a função de armazenar gases na
forma liquefeita. Esse equipamento de forma esférica tem como vantagem uma
maior capacidade de armazenamento, porém tem um alto custo de fabricação. Seus
componentes são: costado, coluna de sustentação e outros acessórios.
Figura 10 – Vaso de Pressão Esférico
Fonte: FERREIRA, 2013.
Segundo MOSS (2004), o costado é a parede da esfera e a parte principal do
vaso de armazenamento, já que é nele que se armazena o fluído e é a parte mais
complexa para fabricação e montagem. Ela pode ser feita de parede simples ou
parede dupla dependendo do produto armazenado, sendo as primeiras destinadas a
armazenar fluidos à temperatura ambiente e as últimas destinam-se a armazenar
fluidos a baixas temperaturas. O suporte da esfera é constituído basicamente pelas
colunas de sustentação do vaso e de tirantes. As colunas do vaso são tubos

verticais que sustentam o vaso, são encontradas em torno de 10 colunas para cada
esfera de capacidades usuais.
Cada esfera apresenta em torno de 10 bocais. Além dos bocais de entrada e
saída de gás há bocais de instrumentação para medição de nível, temperatura e
pressão. E ainda existem: boca de visita, válvulas, flanges, bombas, tomadores de
amostra, distribuídos em diferentes alturas da esfera longo da esfera usados para
análise de características físico-químicas do gás.
6.1.3. Aplicação no processo
O processo de fabricação da Ureia consiste em várias etapas, uma delas é a
produção do carbamato de amônia (NH4CO2NH2) e para que este seja elaborado é
necessário o armazenamento do amoníaco, a amônia (NH3) em seu estado líquido.
O equipamento industrial utilizado é o vaso de pressão, pois sua função é
armazenar fluidos pressurizados e neste processo os produtos precisam estar
sujeitos a altas pressões e temperaturas por se tratarem de fluidos voláteis, ou seja,
que tendem a voltar ao seu estado original.
A esfera industrial, figura 9, é apropriada para este tipo de processo porque,
além de proporcionar uma melhor estabilidade e segurança, sua forma esférica evita
que a pressão concentre-se nas laterais e áreas esféricas do equipamento, assim
aumentando os riscos de um possível vazamento, o que ocorreria, por exemplo,
num tanque. Portanto, durante a fabricação da Ureia é armazenado amoníaco vindo
da entrada do processo e também amoníaco recuperado do absorvedor. Como este
processo tem rendimento baixo é útil ter o produto armazenado como precaução.
Figura 11 – Vasos de Pressão Esférico Armazenando Ureia
Fonte: FREITAS, 2013.

6.2.BOMBAS INDUSTRIAIS
Os equipamentos industriais são classificados em: estáticos e dinâmicos.
Dentre os dinâmicos estão inclusos os compressores, bombas, turbinas à vapor e os
estáticos são as tubulações, os trocadores de calor, as torres de fracionamento,
recheio, fornos, vasos de pressão e tanques.
As bombas são responsáveis por fornecer energia a determinados líquidos
para transportá-los de um ponto a outro. Estes utilizam a transformação da energia
elétrica ou hidráulica para uma energia de pressão. Além destes as bombas devem
possuir algumas características principais:
a) Resistencia: devem ser constituídos de forma a resistir os diversos tipos de
pressão e esforços mecânicos característicos de sua função.
b) Alto Rendimento: apresentam perdas mínimas quanto a transformação de
energia.
c) Facilidades de operação: Deve atender as diversas fontes de energia e ser
de manutenção fácil.
d) Economia: As aquisições destes produtos devem atender as necessidades
da empresa com preços compatíveis a sua operação.
Estas características são aplicadas aos diversos tipos de bomba, pois são
dividas em duas categorias com suas subdivisões de bombas. Elas podem ser turbo
bombas ou volumétricas:
Turbo-bombas: São também denominadas de hidrodinâmicas, estas realizam
a movimentação do produto por desenvolvimento de forças na massa liquida, isto
ocorre porque há uma peça interna (rotor) que desempenha uma rotação apta à
gerar um ponto de menor pressão do liquido e capaz de elevar o fluido de modo que
transforma a energia cinética em energia de pressão, como ilustrado na figura 2,
esta maquina funciona de forma continua. .
Volumétricas: são aquelas em que a energia está sob forma de pressão, não
necessitando de transformação como nas turbo-bombas, sendo assim a
movimentação do liquido é diretamente causada pela movimentação de um
dispositivo mecânico, como o pistão, este deslocamento provocado é realizado por

períodos, o que facilita o controle destas, este armazenamento decorre da
capacidade de armazenamento da bomba.
Dentro destas pode-se encontrar os distintos tipos de bomba como
demonstra a figura 1.
Nas indústrias as bombas mais utilizadas são as centrifugas e as de pistão,
porém em sua maioria o primeiro citado é mais aplicado, pois seu funcionamento e
construção são mais simples e o custo também é favorável para a sua aquisição.
Figura 12 - Classificação de bombas
Fonte: Mattos, 1998
6.2.1. Principio de Funcionamento do turbo- bombas
O funcionamento das turbo-bombas baseia-se da imersão de liquido completo
no impelidor onde haverá uma criação de zona baixa de pressão fazendo com que o
liquido receba energia através do rotor e assim se deslocar para o ponto com maior
potencial. Este movimento decorre do fato de que quando o liquido adentra a bomba
fica sujeita a força centrifuga, visto que o produto se encontra nas pontas das pás.
Com este movimento é gerado um vácuo (baixa pressão) na região central, este por
sua vez estará preenchido com o produto proveniente da tubulação tornando o
movimento continuo. A figura 2 abaixo demonstra como ocorre este funcionamento.

Figura 13 – Funcionamento da bomba centrifuga
Fonte: SCIELO, 2013
6.2.2. Principio de funcionamento das bombas volumétricas
O funcionamento das bombas é baseado da liberação de determinada
quantidade de liquido, que dependerá da velocidade do sistema. Porém aofechar a
saída irá gerar pressão, esta deve ser direcionada para outro sistema. Algumas
empresas oferecem válvulas de alivio internas quando a pressão atingir um valor
determinado a válvula abre para a atmosfera. Quando não houver este sistema
utiliza-se o sistema de by-pass. A figura abaixo demonstra os tipos de bombas
volumétricas.
Figura 14 – Tipos de bombas volumétricas
Fonte: 4SHARED, 2013

6.2.3. Aplicação das bombas no Processo de Fabricação de Ureia
No processo de fabricação há 3 bombas das quais:
a) Bomba do amoníaco liquida: esta é responsável por elevar ao amoníaco,
que é viscosa, para que possa adentrar a autoclave para a transformação da ureia.
b) Bomba de reciclagem de carbonato: também por ser viscoso é colocado
uma bomba capaz de eleva-la, porém esta é de dupla sucção diferentemente das
demais como é demonstrado na figura figura 10.Isto ocorre, pois o Carbamato
adentra na autoclave e ao mesmo tempo no absorvedor de numero 1.
c) Bombas de reforço: este tipo de bomba é concebida para atender a áreas
para suavizar agua em altas pressões, neste caso amoníaco com água.
Figura 15 – À esquerda bomba de sucção simples e à direita bomba de sucção dupla
Fonte: SULZER, 2013
6.3.TROCADOR DE CALOR
Os trocadores de calor são equipamentos que têm como objetivo realizar uma
troca térmica (transferência de calor) com ausência de chamas entre dois fluídos de
temperaturas diferentes que não precisam necessariamente estarem misturados ou
em um ambiente aberto. O material do trocador deve possuir um coeficiente de
condutibilidade térmica elevado, sendo normalmente são materiais metálicos.
Os trocadores são muito utilizados na indústria para o resfriamento e
condicionamento de produtos. São usados em usinas elétricas, refinarias de
petróleo, usinas de processamento químico e outros diversos campos da indústria.

No setor doméstico são as geladeiras, ar condicionado, frigoríficos, radiadores de
carros, entre outros.
Além de proporcionar uma troca térmica, realiza mudanças de estado físico,
transfere calor para geração de energia elétrica e recupera calor inutilizado no
processo. Entretanto, durante o seu funcionamento é primordial o cuidado na análise
da natureza e características dos fluídos, temperatura e pressão de operação,
velocidade de escoamento, perda de carga admissível, a sujeira nos trocadores e a
localização do fluido no trocador. Essas são variáveis determinantes para o bom
funcionamento de um trocador de calor.
6.3.1. Classificação
Os trocadores têm diversas classificações que influenciam diretamente em
seu funcionamento. Serão abordados os diferentes tipos por aplicação, por processo
de transferência,por tipo de trocador e por disposição da corrente.
Aplicação: Pode ser aquecedor; resfriador; permutador; vaporizador;
condensador; referverdor;
Processo de Transferência: O processo de transferência pode acontecer
pela mistura dos fluidos em que o que prevalece é a temperatura final comum, por
armazenagem intermediária em que o calor é armazenado e depois absorvido pelo
segundo fluido, eles são geralmente gases. Também ocorre por um contato direto
em um ambiente aberto, normalmente em torres de resfriamento. E por fim, o mais
utilizado na indústria, o de contato indireto em que no trocador uma parede (interface
metálica) separa os fluídos e a energia do produto com maior temperatura é
absorvida pelo de menor temperatura em busca de um equilíbrio térmico entre eles.
Trocador:Em relação ao processo de transferência por contato indireto
existem diferentes tipos de trocadores. O casco e tubo em que um fluido passa pelo
interior do casco e o outro fluído desloca-se nos tubos localizados também dentro do
casco. Este tipo proporciona uma maior limpeza, um baixo custo e possui as
chicanas que são colocadas de modo transversal aos tubos, diminuem o acúmulo de
sujeira e obriga o produto a não ter turbulência.

Segundo SOUZA (2013), em trocadores de calor, o trocador ainda pode ser
de duplo tubo, em que um tubo é colocado no interior do outro e o fluido que escoa
dentro do tubo é conhecido como fluido tubular e o outro fluído que desloca-se na
região entre eles, como fluido anelar, sendo este com direção contrária ao outro.
Esse tipo é de fácil manutenção. Existe o tipo serpentina em que o tubo interno é
“enrolado” em espiral e são muito usados para resfriar ou aquecer o fluido do casco.
O multitubular utilizado quando há grandes áreas de troca de calor e por placa que
tem uma menor resistência mecânica, mas é de fácil manutenção.
Disposição da corrente: Paralelas; Contracorrente; Cruzadas; Multipasse.
6.3.2. Aplicação no processo da Ureia
No processo de fabricação da Ureia existem dois tipos de trocadores de calor:
o resfriador e o condensador, cada situado em uma etapa diferente do processo. O
trocador de calor resfriador tem a função de resfriar líquidos ou gases através da
água, sendo apropriada a existência de mais de um resfriador, mas isto depende do
processo. No caso o trocador hidrataria o carbamato de amônia para reaproveitá-lo
mais uma vez no processo, tornando-o mais diluído e o transportando a um
absorvedor, ou também, pode ser usado depois de passar pelo absorvedor ainda
com a função de hidratar mais o carbamato, a fim de devolvê-lo ao inicio do
processo para reaproveitamento.
O trocador de calor condensador tem a função de condensar, ou seja,
transformar em líquido, gases e vapores, usando geralmente como líquido
condensante a água de resfriamento. No processo, a amônia recuperada que sai
dos absorvedores é transformada em amoníaco pelo condensador e armazenada no
vaso de pressão.
6.4.TORRES DE ABSORÇÃO / TORRE DE RECHEIO
Primeiramente para melhor compreensão é melhor explicar o conceito
absorção. Segundo FERRONI (2013), a absorção gasosa envolve a transferência de
um componente solúvel de uma fase gasosa para um absorvente líquido (solvente)

relativamente não volátil. Nos casos mais simples de absorção gasosa, o solvente
não se vaporiza, e o gás contém apenas um constituinte solúvel.
Figura 16 – À esquerda torre de recheio e à direita tipos de recheio
Fonte: ARAUJO, 2013
Basicamente, a absorção é a transformação do gás em líquido e isso ocorre
em uma torre de absorção que tem como o objetivo separar os componentes
indesejáveis de um gás e com isso é utilizado um líquido não volátil como exemplo:
a água. Entre as utilidades está a produção de ácidos, produção de amoníaco,
amônia, formadeíldo, purificação de gases de combustão, remoção de CO2 na
fabricação de amônia, entre outros.
6.4.1. Recheio
Os recheios dentro das torres necessitam apresentar algumas características
para um bom funcionamento, dentre estes está apresentar uma grande superfície de
contato entre o liquido e o vapor, ser quimicamente inerte ao processo, possuir boa
resistência mecânica e ser de baixo custo. Estes podem ser estruturados e
randômicos que são:
Estruturados: são postos no interior das torres em blocos, formados
estruturas de cháspas, que muitas vezes pode ser corrugadas e perfuradas
montadas em geometrias complexas. Os materiais podem variar de metálicos e não
metálicos, ilustrado na figura 8.

Figura 17 – Tipos de recheios estruturados
Fonte: FABIOFERRAZ, 2013
Randomicos: são peças que podem variar das mais simples as mais
complexas distribuídas nas torres de forma aleatória, suas formas podem ser brita,
anéis, malhas e telas. Seu material pode ser metálicos, não metálicos e até mesmo
cerâmicos, ilustrados na figura 9.
Figura 18 – Tipos de recheios randômicos
Fonte: FABIOFERRAZ, 2013
6.4.2. Torre de absorção
Segundo FALCÃO em Equacionamento de torres em Absorção, o processo
ocorre com o contato entre o gás que entra pela parte inferior e vai para o topo
através dos furos, válvulas ou borbulhadores das bandejas que formam uma
espuma e o líquido vem de vertedores que direcionam o líquido para a bandeja
inferior através de um downcomer (chapa ou tubo junto ao costado que leva o
líquido de um prato superior ao inferior).
O vapor e o líquido se cruzam perpendicularmente e o vapor borbulha no
meio do líquido, o que ocorre é a condensação das substâncias mais pesadas que
se juntam ao líquido nas bandejas de fundo e a condensação de substâncias mais
leves nas bandejas de topo.
Falcão diz que deve-se optar por coluna de pratos quando há probabilidade
de deposição de sólidos que rapidamente entupiriam o recheio;

Thibodeaux&Murrilexplicam que é melhor usar a torre de pratos quando o processo
exige limpezas constantes, diâmetros grandes, transferência de vapor e maior
flexibilidade de vazões de líquido e vapor.
6.5.TORRE DE RECHEIO
A torre de recheios é utilizada para se ter um maior contato líquido-vapor e
para homogeneização dos fluidos. O processo funciona com um distribuidor que
espalha o líquido no topo da torre escoando pelo recheio o que leva a encontrar o
gás vindo da parte inferior, o seu contato é contínuo e os recheios cumprem sua
função de homogeneizar as fases. Existem dois tipos de recheios: os estruturados e
os randômicos colocados nas telas que são suportes para recheio.
Figura 19 – Torres de Recheio
As torres de absorção apropriadas para o processo de Ureias são as torres de
recheio, pois proporcionam um maior contato líquido-vapor e com isso maior
homogeneização dos fluidos. É mais viável a utilização de mais de uma torre,
entretanto isso depende do processo.
Em relação a fabricação da Ureia, o carbamato de amônia desidratado que
não se tornou Ureia vem de um decomponedor e é levado ao absorverdor, sua
função é hidratá-lo novamente para que possa ser reaproveitado no processo, pois o
rendimento deste é muito baixo, por isso é usado água como produto não volátil. No
absorvedor há entrada também do carbamato de amônia diluído vindo do resfriador.

Na torre as soluções entram em contato com a água na região onde se
encontra os recheios e assim ocorre um processo de condensação do gás e a
solução de carbamato de amônia sai hidratada, porém nem tudo é condensado, a
amônia é separada dessa solução e expelida pelo bocal de saída do vapor para ser
reaproveitada no processo.
6.6.TORRES DE PRATOS/BANDEJAS
Tipo composto por um casco cilíndrico vertical, com duas calotas,
normalmente elipsoidal onde são montados pratos/bandejas em número variado e
com um espaçamento determinado, de acordo com a função da torre; a altura e o
diâmetro da torre são determinados em função do volume dos vapores e dos
líquidos. A temperatura do líquido varia ao longo de uma torre de destilação,
diminuindo em direção ao topo da torre.
Nas torres de destilação, o líquido entra lateralmente na parte inferior, os
produtos vaporizados sobem através das bandejas e borbulham num nível de líquido
que se forma em cada bandeja. O líquido por sua vez, após a formação do nível,
escoa por vertedores laterais ou centrais, formando-se assim duas correntes, uma
descendente de líquido e outra ascendente de vapor e gases.
Com a diferença de temperatura na torre, indo do fundo quente até o topo
mais frio, o contato entre gás e líquido sequencialmente nos diversos pratos faz com
que as frações de hidrocarbonetos mais pesados se condensem nas bandejas do
fundo, enquanto as frações mais leves se condensam nas bandejas do topo.
Há vários tipos de pratos/bandejas, tais pratos são classificados de acordo
com o princípio de funcionamento, sendo eles:
Torres de Pratos Perfurados: Composta por uma chapa com furos. Não é
mais utilizada atualmente.
Torres de Pratos com Borbulhadores: Composta por uma chapa com
furos, nos quais estão montados Borbulhadores circulares ou retangulares,
chamados de “caps” e, assim como os pratos perfurados, não é utilizada atualmente.
Torres de Pratos Valvulados: Composta por uma chapa com furos, nos
quais são montadas válvulas, batentes que guiam e limitam sua abertura, cuja

abertura muda com o fluxo de vapor, de modo que não permita vazamento dos
líquidos. É muito utilizado devido ao seu baixo custo e alto rendimento.
Torres de Bandejas Gradeadas: Composta por células de formato
hexagonal são organizadas de tal modo, com o objetivo de promover o máximo
contato entre a carga e o solvente. São encontradas em torres de extração líquido-
líquido - operação em que um composto, dissolvido em uma fase líquida, é
transferido para outra fase líquida - em contracorrente.
Figura 20 – Decomponedor
Fonte: FREITAS, 2013.
6.7.COMPRESSORES
Os compressores tem por finalidade a elevação de pressão sobre
determinado gás. Nas indústrias este aumento pode ser cerca de 1,0 atm até
milhares de atmosferas, dependendo assim do processo em que está incluso. As
aplicações deste equipamento são diversas, pois se realiza desde um simples
serviço de jateamento à serviços mais “pesados” como os sopradores de ar de forno
de craqueamento, encontrado em refinarias, além de sistemas de refrigerações.

6.7.1. Classificações – Quanto à aplicação
As funcionalidades e aplicabilidades de um compressor são diversas
dependendo apenas da sua classificação de serviços como demostrado a seguir:
Compressor de ar para serviços ordinários: estes são de pequenos
serviços produzidos em series e atendem os serviços de jateamento, limpeza,
pinturas e a operações de pequenas maquinas pneumática.
Compressor de ar para serviços industriais: são responsáveis por
fornecer suprimento de ar para todos os equipamentos necessários. Sendo este um
produto de grande/médio porte e alto custo.
Compressores de gás ou de processos: sua construção irá depender
estritamente do tipo de processo que será aplicado, logo é necessário um projeto,
manutenção e operação especificam. Nessa categoria podem ser incluídos os
compressores de ar com características anormais, como os sopradores de fornos
das refinarias que possuem maiores potencias e vazão para atender o processo ao
qual é designado.
Compressores de Refrigeração: são maquinas fabricadas para atender
esta finalidade. Trabalham com fluidos bastantes especifico, sua produção pode ser
realizada em serie, pois a variação de processo é mínima. Entretanto, há casos em
que os compressores de refrigeração são tratados como os de processo, isso
decorre do fato de que são de grande porte, pois cada um dos componentes é
projetado, porém é basicamente apara estes casos, a exemplo dos compressores
das refinarias do tratamento de propano.
Compressores para serviços de vácuo: são também denominados
bombas de vácuo, estes trabalham em condições bem peculiares, pois seu processo
está baseado da formação de pressões subatmosfericas. Seus equipamentos são
formados de forma individual, devido ao seu tipo de trabalho. A pressão de sucção é
subatmosferica e sua descarga atmosférica e o produto geralmente é o ar.
Neste texto, haverá porém uma atenção maior voltada aos compressores de
processos, pois estes são os que possuem, elevados custos, além deste ainda sera
parte do processo de fabricação de ureia. Em geral estes equipamentos são

responsáveis por diversas aplicações no processo petroquímico. Dentre eles se
encontra o transporte de gases em pressões elevadas e o estabelecimento de
pressões para realizar certas reações químicas.
6.7.2. Classificação quanto ao funcionamento
Os compressores possuem dois modos de pressurizar o gás. Estes são os
volumétricos e dinâmicos.
Compressores volumétricos: neste sistema a pressurização do gás é
dada é pela redução do mesmo de forma a ser idenficada diversas fases ou ciclos
em seu funcionamento. Primeiro um determinado volume de gás adentra a câmera e
então este é cerrado e reduz seu volume. Após isso o gás é liberado para o
consumo, este processo é intermitente, ou seja, não há contato com a sucção e a
descarga da maquina.
Compressores dinâmicos: os compressores dinâmicos possuem dois
órgãos o impelidor e o difusor. Este primeiro é composto de pás que transfere a
energia recebida por um acionador. Este processo de transferência dá-se em parte
por forma cinética e em outra por forma de entalpia. Após isto, a transformação da
energia cinética é recebida pelo difusor responsável por promover modificação
dessa energia do gás em entalpia, e como consequência há o ganho de pressão.
Estes atuam de forma dinâmica, ou seja, continua. Abaixo segue uma figura
ilustrando um dos tipos de compressores dinâmicos, o centrifugo.
6.7.3. Aplicações dos compressores na ureia
O processo de fabricação de ureia é composto por dois compressores, estes
fazem parte da classificação de serviços de processos, pois é os responsáveis por
pressurizar o dióxido de carbono que irá adentrar na autoclave para realizar a
transformação do carbamato, pois para que sejafabricado o mesmo é necessário
altas pressões.
Porém no segundo compressor há a entrada de gás de amônia recuperado,
este passa por este processo para depois adentrar no condensado, onde se juntará

ao formando. A pressão deste deve ser elevada para que seja possível a obtenção
do amoníaco no condensador.
6.8.AUTOCLAVE
Autoclaves, exposto na figura 10, são vasos de pressão altamente
sofisticados e tem por finalidade atender produtos que necessitam estar exposto a
altas temperaturas e pressão. Em geral este substitui um forno, pois sua
temperatura chega a ser muito mais elevadas.
Figura 21 – Autoclave
Fonte: AUTOCLAVE, 2013
Seu funcionamento é baseado em duas classes de autoclaves. A primeira
utiliza o vapor do próprio processo, enquanto é utilizado gás que proporciona maior
flexibilidade sua construção é complexa e depende da necessidade do processo, em
alguns casos é preciso fabricar uma autoclave denomina hydroclave que é
pressurizada com águaem estado liquido, mesmo o equipamento estando em altas
temperaturas.
6.8.1. Autoclave e o Processo de Fabricação da Ureia
No processo de fabricação de ureia, a autoclave é de suma importância, pois
tem a finalidade de propiciar a formação de carbamato de amônio. Isto ocorre devido
ao fato de que a autoclave fornece um ambiente de altas pressões chegando a
220atm e temperaturas de 210°C, das quais são necessárias para realizar a mistura
de substancia, neste também justifica o fato de haver um compressor para o dióxido
de carbono a fim de elevar o gás para a reação química na autoclave.

7. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Ao longo deste trabalho foi possível efetuar uma análise descritiva do
histórico, aplicações e processo de fabricação da ureia. Por meio da revisão
bibliográfica, constatou-se que a ureia foi o primeiro composto orgânico sintetizado
em laboratório, o que desencadeou o fim da teoria da força vital, a qual a afirmava
que todos os seres vivos possuíam “uma força” que os distinguia dos demais seres.
O composto químico de fórmula CO(NH2)2 (ou, NH2CONH2) possuiestado
sólido, quando em CNTP (condições normais de temperatura e pressão); possuindo
o ponto de fusão entre 132°C e 135°C, assume a coloração geralmente incolor,
sendo que pode ser encontrado, especialmente na forma cristalina, na cor branca.
Este se tornou um dos fertilizantes mais utilizados no mundo, sendo fabricado
em larga escala industrial por meio do processo de síntese de ureia. Apesar de
outras aplicações como na indústria de cosméticos ou farmacêuticos, a principal
aplicação para o composto decorre das práticas agrícolas/agropecuárias.
Industrialmente, este é fabricado por meio de quatro etapas, destas etapas
discorre-se a fabricação da matéria-prima básica para síntese da Ureia, o carbamato
de amônia, produto de uma reação exotérmica entre CO2 e NH3, os quais serão
homogeneizados em uma autoclave entre 170 e 200°C de temperatura e 220 atm de
pressão. Este composto ao ser fabricado será desidratado em um par de
decomponedores, os quais desencadearão a formação da ureia, entretanto devido
ao baixo rendimento desta reação é necessário haver um sistema de reciclagem que
utiliza dois absorvedores e três trocadores de calor resfriadores, além de um
condensador. Por fim, o processo é concluído com a saída de ureia do segundo
decomponedor para acabamento e perolação.

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