Diagramas (Fluxogramas) Processos Quimicos

Diagramas Diagramas de Processos Químicos

Introdução à Engenharia Química Universidade Federal de Uberlândia - Faculdade de Engenharia Química Curso de Graduação em Engenharia Química Prof. dilson !. de ssis - a"assis#ufu.br

Bibliografia • $U%$&'( %.( )*+*E( %. C.( ,*$*'G( ,. ).( E*,*$/( !. . Analysis, synthesis, and design of chemical processes ( 0nd. ed.( Pren1ice all( 0223.

• • • • •

h114566en.7i8i4edia.org67i8i6Pi4ing9and9ins1rumen1a1ion9diagram h114566en.7i8i4edia.org67i8i6Process9flo79diagram h114566commons.7i8imedia.org67i8i6Ca1egor:5Chemical9engineering9s:mbols h114566commons.7i8imedia.org67i8i6Ca1egor:5Process9flo79diagrams h114566dia-ins1aller.de6do7nload6inde;.h1ml er diversos diagramas( incluindo de 4rocessos =uímicos?

Softwares livres e gratuitos Tutoriais do software DIA: http://www.youtube.com/wat http://www .youtube.com/watchv!w"uu#$%vdc& chv!w"uu#$%vdc& http://www.scribd.com/doc/"''()*+(/DIA,$orta http://www .scribd.com/doc/"''()*+(/DIA,$ortable,Tutorial ble,Tutorial

Softwares livres e gratuitos http://librecad.org/cms/home.html

$rograma do -dulo @. Aiagramas usados 4ara re4resen1ar Processos Químicos • • • •

Aiagrama de )locos B Block Flow Diagram <)FA? PFA B Process Flow Diagram PD*A B Piping and Instrumentation Instrumentation Diagram Aiagramas 3A e de realidade aumen1ada

# $oder isual do Diagrama •  maneira mais eficien1e de comunicar informaçes de um 4rocesso  a1ravs de diagramas

•  informação visual  a forma mais clara de a4resen1ar os flu;os ma1eriais do 4rocesso

•  1ambm a forma menos 4rovHvel de gerar desen1endimen1os do 4rocesso < importante para operadores?

• Iale ressal1ar =ue 4ara 1odos os diagramas discu1idos nes1e mJdulo não há nenhum padrão uniersalmente aceito.


Aiagrama de )locos B Block Flow Diagram <)FA? PFA B Process Flow Diagram PD*A B Piping and Instrumentation Diagram &u1ros Aiagramas

Diagrama de Blocos 0 Block Flow Diagram 1B2D3 i.

)as1an1e u1ili>ado nos cursos in1rodu1Jrios do curso de Engenharia Química

ii.

Kui1o u1ili>ado em 4roblemas de balanço ma1erial e de energia 4ara conver1er o enunciado de um 4roblema em um diagrama de bloco

iii. Consis1e em uma srie de blocos( os =uais re4resen1am e=ui4amen1os ou o4eraçes uni1Hrias conec1ados 4or corren1es de en1rada e saída iv. *nformaçes 1ais como 1em4era1ura( 4ressão( va>ão( com4osição e conversão são adicionadas ao diagrama. Ae1alhes dos e=ui4amen1os não são incluídos.

Diagrama de Blocos 0 Block Flow Diagram 1B2D3 Produção de ben>eno 4ela hidrodeal=uilação do 1olueno

4o5ve567es para co5stru68o de B2Ds i.

&4eraçes re4resen1adas 4or blocos

ii.

+inhas de flu;o re4resen1adas 4or se1as indicando a direção do flu;o

iii. e1as devem ser orien1adas da es=uerda 4ara a direi1a sem4re =ue 4ossível iv. Fases densas devem ser orien1adas em regies mais bai;as e fases 4ouco densas em regies mais al1as v.

*nformaçes im4or1an1es devem ser a4resen1adas no diagrama

vi. Em linhas de flu;o =ue se cru>am( as linhas hori>on1ais devem ser con1ínuas e as ver1icais in1errom4idas vii. & balanço ma1erial sim4lificado deve ser a4resen1ado

9emplo de um diagrama de blocos , B2D

Diagrama de Blocos 0 1B2D3 0 4ome5t;rios 2i5ais

i.

)as1an1e L1il na criação de novos 4rocessos

ii.

"udam a dar um idia geral do 4rocesso

iii.  usado como 4on1o inicial 4ara o desenvolvimen1o de um PFA


Process Flow Diagram 0 1$2D3 i.

Possui uma =uan1idade bem maior de informaçes em relação ao )FA

ii.

Con1m os dados maciços de engenharia =uímica 4ara o 4ro"e1o de um 4rocesso =uímico

iii. PFAs 4rodu>idos 4or em4resas de 4ro"e1o diferen1es a4resen1am 4adres diferen1es

Informaç!es "ue deem ser apresentadas em um P#D$ ●

●

$odos os e=ui4amen1os do 4rocesso iden1ificados 4or um nLmero "un1amen1e com uma breve descrição do e=ui4amen1o $odas as corren1es do 4rocesso iden1ificadas 4or um nLmero "un1amen1e com uma breve descrição das condiçes de o4eração do 4rocesso e com4osição =uímica

●

$odas as corren1es de u1ilidades relacionadas ao 4rocesso

●

+oo4s6Kalhas de con1role bHsicos

&)5 PFAs 4rodu>idos 4or em4resas de 4ro"e1o diferen1es a4resen1am informaçes levemen1e diferen1es

1$2D3 0
S?mbolos de 9=uipame5tos @sados em $2Ds Algumas empresas de pro>eto usam seus prprios s?mbolos American Society of Mechanical Engineers (ASME)

S?mbolos de 9=uipame5tos

S?mbolos de 9=uipame5tos

S?mbolos de 9=uipame5tos http$%%commons&'i(imedia&org%'i(i%)ategory$)hemical*engineering*sym+ols

4o5ve567es para Ide5tificar 9=uipame5tos em $2Ds Forma1o Geral M NN-O// 6)  s8o as letras de ide5tifica68o da classifica68o dos e=uipame5tos

4 , 4ompressor ou Turbi5a 9 , Trocador de 4alor < , 2or5o $ , Bomba  , eator T , Torre TC , Ta5=ue de armae5agem  , aso

1Compressor / Turbine3 1Heat Exchanger 3 1Fired Furnace3 1Pump3 1Reactor 3 1Tower 3 1torage Tank 3 1!essel 3

O designa uma Hrea den1ro da 4lan1a. Corres4onde  cen1ena //  o nLmero de cada i1em em uma classe de e=ui4amen1o 6) iden1ifica unidades 4aralelas ou reservas não mos1radas no PFA

4o5ve567es para Ide5tificar 9=uipame5tos em $2Ds E;em4lo5 $ 0 EFE A/B

P-@2@ 6)

iden1ifica o e=ui4amen1o como uma bomba

P-2@ 6)

indica =ue a bomba es1H locali>ada na Hrea @22 da 4lan1a =ue corres4onde a Hrea de 4rodução de ben>eno

P-@- 6)

indica =ue es1a bomba  a unidade @ en1re as bombas da Hrea @22

P-@2@ A%.

indica =ue hH uma bomba reserva ins1alada. Por1an1o( hH duas bombas idn1icas5 P-@2@ e P-@2@)

4o5ve567es de @tilidades @sadas em $2Ds lide @V

l4s m4s h4s c7 7r r7 rb el ng fg fo

va4or de bai;a 4ressão5 3-R bar
I5forma67es 5o Sum;rio das 4orre5tes em $2Ds

&briga1Jrias i. ii. iii. iv. v. vi. vii.

'Lmero da corren1e $em4era1ura ão mHssica 1o1al <8g6h? Ia>ão molar 1o1al <8mol6h? Ia>ão 4or com4onen1e <8mol6h?

I5forma67es 5o Sum;rio das 4orre5tes em $2Ds

&4cionais i. ii. iii. iv. v.

Fração molar 4or com4onen1e Fração mHssica 4or com4onen1e Ia>ão 4or com4onen1e ão volum1rica
●

●

Sum;rio das 4orre5tes do $rocesso de $rodu68o de Be5e5o

)orrente



/

0

1

2

3

4

5

6

-

$em4era1ura
0R

RX

0R

00R

S@

V22

S@

3Y

VRS

X2

Pressão
@(X

0R(Y

0R(R

0R(0

0R(R

0R(2

0R(R

03(X

0S(2

0(V

Fração de va4or

2(2

2(2

@(2

@(2

@(2

@(2

@(2

@(2

@(2

2(2

@2(2

@3(3

2(Y0

02(R

V(S@

02(R

2(3V

X(0

02(X

@@(V

@2Y(Z

@SS(0

32@(2

@02S(S

ZRY(Y

@02S(S

S0(V

@@22(Y

@0SZ(2

@S0(0

Ia>ão mHssica <1on6h? Ia>ão molar <8mol6h?

Ia>ão 4or com4onen1e <8mol6h? idrognio

2(2

2(2

0YV(2

Z3R(S

SSX(S

Z3R(S

0R(0

VR@(X

VR0(V

2(20

Ke1ano

2(2

2(2

@R(2

3@Z(3

320(0

3@Z(3

@V(XR

S3Y(3

SS0(3

2(YY

)en>eno

2(2

@(2

2(2

Z(V

V(V

Z(V

2(3Z

X(RR

@@V(2

@2V(3

$olueno

@2Y(Z

@S3(0

2(2

@SS(2

2(Z

@SS(2

2(2S

@(2R

3V(2

3R(2

Sum;rio das 4orre5tes do $rocesso de $rodu68o de Be5e5o Con1inuação )orrente



/

0

1

2

3

4

5

6

$em4era1ura
@SZ

@@0

@@0

@@0

3Y

3Y

3Y

3Y

@@0

Pressão
0(Y

3(3

0(R

3(3

0(3

0(R

0(Y

0(X

0(R

Fração de va4or

2(2

2(2

@(2

2(2

2(2

@(2

@(2

2(2

@(2

Ia>ão mHssica <1on6h?

3(0Z

@S(2

00(Z

00(Z

Y(0@

0(V@

2(2Z

@@(R

2(2@

Ia>ão molar <8mol6h?

3R(Z

@YR(0

0X2(Z

0X2(Z

@2R(V

32S(0

S(2V

@S0(0

2(X2

Ia>ão 4or com4onen1e <8mol6h? idrognio

2(2

2(2

2(20

2(2

2(2

@ZY(2

2(VZ

2(20

2(20

Ke1ano

2(2

2(2

2(YY

2(2

2(2

@03(2R

3(@2

2(YY

2(YY

)en>eno

@(@

@YS(3

0YX(SV

0YX(SV

@2R(0

0(YR

2(0V

@2V(3

2(2

$olueno

3S(V

2(YY

@(00

@(00

2(S

2(3@

2(23

3R(2

2(2

Aplica68o das I5forma67es do Sum;rio das 4orre5tes E;em4lo @ Checar o +alanço material glo+al do 4rocesso de 4rodução de ben>eno

95trada ! Sa?da  95trada: 4orre5te E ! EFGFF 4orre5te " ! FG+)

Sa?da: 4orre5te E* ! +G)E 4orre5te EH ! )GHE

Total ! EFG+)EF" g/h

Total ! EFG+)EF" g/h

Aplica68o das I5forma67es do Sum;rio das 4orre5tes E;em4lo 0 Ae1erminar a conersão de tolueno em 78- <%ea1or?

4o5vers8o ! 1Tolue5o95trada 0 Tolue5oSa?da3 / Tolue5o95trada Tolue5o 5a 95trada: 4orre5te H ! EJJGF 4orre5te ' ! FGFJ

Tolue5o 5a Sa?da: 4orre5te ( ! "H

Total ! EJJGFJ 4o5vers8o ! 1EJJGFJ 0 "H3 / EJJGFJ ! FG'* ou '*K

4o5clus7es sobre $2Ds • PFAs fornecem 1oda a informação necessHria 4ara se en1ender um 4rocesso =uímico

• PFAs fornecem informaçes suficien1es a res4ei1o do balanço ma1erial e de energia do 4rocesso 4ara se es1abelecer 4ro1ocolos de con1role

• $ambm 4ossuem informaçes suficien1es 4ara condu>ir o cHlculo de es1ima1ivas de cus1o e avaliação econ[mica do 4rocesso

• P#Ds são importantes não apenas durante a fase de construção da planta& 9ão usados tam+:m para treinar operadores e noos engenheiros, al:m de ser usado para diagnosticar pro+lemas de operação, pois : o documento "ue melhor descree o processo



Piping " #nstrumentation Diagram 0 $LID

i&

#ornece informação aos engenheiros para iniciar o plane;amento da e
ii.

Possui 1odos os as4ec1os mecânicos da 4lan1a e;ce1o5

•. •. •. •. •.

Condiçes de o4eração( $ e P Ia>es das corren1es +ocali>ação dos e=ui4amen1os Ka4eamen1o da 1ubulação u4or1es( es1ru1uras e fundaçes

iii. ão necessHrios vHrios 4ara cobrir a informação de 1oda uma 4lan1a

)onenç!es para construir P=IDs E"uipamentos 8 mostrar detalhes incluindo$

Unidades sobressalen1es Unidades 4aralelas Ae1alhes resumidos de cada unidade >u+ulação ? incluir todas as linhas, drenos e cone
Aiâme1ro Es4essura Ka1erial de cons1rução *solamen1o 1rmico Instrumentos ? Identificar$

*ndicadores %egis1radores Con1roladores Kos1rar linhas de ins1rumen1os @tilidades ? Identificar$

En1rada e saídas das u1ilidades aída 4ara 1ra1amen1os de efluen1es e re"ei1os

$LID da Destila68o do $rocesso de $rodu68o de Be5e5o

Convençes usadas 4ara iden1ificar ins1rumen1ação em PD*A <*-R-@?

@tilia68o de $LIDs  elaboração de PD*As  um dos Ll1imos es1Hgios do 4ro"e1o de 4rocesso. )aseado nos PD*As5

• Engenheiros mecânicos e civis irão 4ro"e1ar e ins1alar os e=ui4amen1os

• Engenheiros de ins1rumen1os irão es4ecificar( ins1alar e checar os sis1emas de con1role

• Engenheiros de 1ubulaçes irão desenvolver o la:ou1 da 4lan1a e desenhos de elevação de e=ui4amen1os

• Engenheiros de 4ro"e1o irão desenvolver a 4rogramação da cons1rução da 4lan1a

@tilia68o de $LIDs PD*As 1ambm 1em o 4ro4Jsi1o de 1reinar o4eradores no startup da 4lan1a( =uando o sis1ema de con1role es1H desligado. 1ravs dos PD*As os o4eradores são e;4os1os a uma si1uação e es1es devem ser ca4a>es de5

• indicar =ual vHlvula deve ser mudada • como a vHlvula deve ser mudada • o =ue deve ser moni1orado a fim de observar o efei1o da mudança da vHlvula

O elemento final de controle de quase todos os loops de controle de uma planta é uma válvula

B2D 1com a colu5a de destila68o destacada3 Produção de )en>eno

CS e 0

Evolução dos Aiagramas e Ka1uração do Pro"e1o

$2D 1com a colu5a de destila68o destacada3

$LID da colu5a de destila68o

$LID 1processo f?sico $ diagrama3

Si5al p5eum;tico

Tubo capilar

$LID 14AD 0 4omputer Aided Desig53


Aiagrama de )locos B Block Flow Diagram <)FA? PFA B Process Flow Diagram PD*A B Piping and Instrumentation Diagram &u1ros Aiagramas <3A( isom1ricos( realidade aumen1ada e1c?

#utros Diagramas o se cons1ruir uma nova 4lan1a  4reciso levar em consideração5

• +ocali>ação de 1rocadores de calor =ue 4ermi1a a remoção dos 1ubos 4ara e;ecu1ar lim4e>a e manu1enção
• +ocali>ação das bombas =ue 4ermi1a fHcil acesso 4ara subs1i1uição e manu1enção. lgumas ve>es deve haver es4aço suficien1e 4ara o acesso de um guindas1e

• IHlvulas e vHlvulas de con1role devem ser facilmen1e acessadas 4or o4eradores

• Pon1os de amos1ragem devem 1er fHcil acesso ecessidade de um diagrama "ue dB noção espacial dos e"uipamentos

2eie de Tubos de um Trocador de 4alor

Diagramas "D Vista isométrica de um modelo de layout de planta 3D prelimi5ar para o

processo de produ68o de D-9 1Di-etil Mter ou Nter dimet?lico3 a partir da desidrata68o do meta5ol 1ver $D2 mostrado 5o slide segui5te3. # 4<"#4<" N utiliado primordialme5te em aerosis. TambNm pode ser utiliado como combust?vel automotivoG substitui5do o OP$ ou o diesel e pode ser produido a partir de matNrias,primas fsseis 1g;s 5atural e carv8o3 e de re5ov;veis 1biomassa3.

Diagramas "D

$adr8o brasileiro para as cores das tubula67es i5dustriais

QB HJ(" 1E((J3 , 9mprego de cores para ide5tifica68o de tubula67es

Diagramas "D

I5tergraph Smart$la5t $LID JG Smart$la5t "D N o software adotado atualme5te pela $9T#BAS e prestadoras de servi6o para seus fluogramas:

Diagramas "D $DS  Plant Design %stem www&intergraph&com !e'a o ()deo abaixo* http*//bit&l%/+d,ttx #ntergraph- .+ 0olden !al(e 1ward 2 3st Place 1nimation 2 1ugusto 4unh5o6 Promon Engenharia &1& This animation depicts a walkthrough o7 the 1lunorte Re7iner% http*//bit&l%/TnB+8B PD4 C1D 9D plant design model re(iew

Diagramas isomNtricos 1)D mas simula um "D3

Diagrama em realidade aume5tada



Diagramas (Fluxogramas) Processos Quimicos

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