Como se classificam os processos que ocorrem em uma indústria química?

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INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS QUÍMICOS 
 
1. Os Processos Químicos 
Um processo químico é qualquer operação ou conjunto de operações coordenadas 
que causam uma transformação física ou química em um material ou misturas de 
materiais. O objetivo dos processos químicos é a obtenção de produtos desejados à 
partir de matérias primas selecionadas ou disponíveis. Os processos químicos são, do 
ponto de vista de produção industrial, desenvolvidos dentro da chamada indústria 
química que se divide em diversas ramificações. 
A abrangência da definição de “processo químico” é tão grande que engloba 
setores específicos de grande magnitude como os metalúrgicos, nucleares e 
farmacêuticos, ao lado de outros como os processos petroquímicos, plásticos, 
cerâmicos, de síntese de produtos inorgânicos, orgânicos, ou bioquímicos, etc. Shreve e 
Brink Jr em seu livro “Indústrias de Processos Químicos” classifica trinta e oito tipos de 
processamentos químicos industriais 
de relevância. São eles: 
 
• Tratamento de água e proteção do meio ambiente 
• Energia, combustíveis, condicionamento de ar e refrigeração 
• Produtos carboquímicos 
• Gases combustíveis 
• Gases industriais 
• Carvão industrial 
• Indústrias de cimento 
• Indústrias de vidro 
• Cloreto de sódio e outros compostos de sódio 
• Indústria do cloro e dos álcalis: barrilha, soda cáustica e cloro 
• Indústrias eletroquímicas 
• Indústrias eletrotérmicas 
• Indústrias de fósforo 
• Indústrias de potássio 
• Indústrias do nitrogênio 
• Enxofre e ácido sulfúrico 
• Ácido clorídrico e diversos compostos inorgânicos 
• Indústrias nucleares 
• Explosivos, agentes químicos tóxicos e propelentes 
• Indústrias de produtos fotográficos 
• Indústrias de tintas e correlatos 
• Indústrias de alimentos e co-produtos 
• Indústrias agroquímicas 
• Perfumes, aromatizantes e aditivos alimentares 
• Óleos, gorduras e ceras 
• Sabões e detergentes 
• Indústrias do açúcar e do amido 
• Indústrias de fermentação 
• Derivados químicos da madeira 
• Indústrias de polpa de papel 
• Indústrias de fibras e películas sintéticas 
• Indústrias da borracha 
• Indústrias de plásticos 
• Refinação do petróleo 
• Indústria petroquímica 
• Intermediários, corantes e suas aplicações 
• Indústria farmacêutica 
 
Nos processos químicos ocorrem transformações químicas ou físicas da matéria. 
Embora a maioria englobe conversões químicas (ou bioquímicas), em alguns processos 
ocorrem apenas transformações físicas da matéria. A destilação do petróleo para 
obtenção de algumas frações, a obtenção do açúcar da cana e a extração de óleos 
vegetais, são exemplos típicos de processos químicos onde não ocorrem conversões 
químicas essenciais. Além disso, mesmo naqueles processos onde a conversão química 
é a operação principal, uma série de operações físicas preliminares é necessária para a 
preparação da matéria prima e seu transporte até o equipamento de reação (reator) bem 
como para o tratamento, purificação e transporte do efluente do reator para a obtenção 
do produto (um ou mais) final. 
 
Várias são as operações físicas de interesse da indústria química. As principais 
são (ver Perry e Chilton): 
 
• Transporte e armazenamento de fluídos (bombeamento, compressores, 
• sopradores, tubulações, válvulas, tanques) 
• Manipulação de sólidos a granel e embalados (esteiras, transporte pneumático 
• e fluidizado, armazenamento) 
• Cominuição e aglomeração (britagem, moagem, agregação, granulação) 
• Produção e transporte de calor (combustíveis, fornos, combustão, geração e 
• transmissão de energia) 
• Equipamentos de transferência de calor (evaporadores, trocadores de calor) 
• Condicionamento de ar e refrigeração 
• Destilação 
• Absorção de gases 
• Extração em fase líquida 
• Adsorção e troca iônica 
• Diversos processos de separação (lixiviação, cristalização, sublimação, 
• difusão,...) 
• Sistemas líquido-gás (equipamentos de contato e separação)(contato gáslíquido, 
• dispersão e separação de fases) 
• Sistemas líquido-sólido (equipamentos de contato e separação)(filtros, 
• centrífugas, misturadores, agitadores) 
• Sistemas gás-sólido (equipamentos de contato e separação)(secadores, leitos 
• fluidizados, separadores) 
• Sistemas líquido-líquido e sólido-sólido (equipamentos de contato e separação 
• (misturadores, peneiração, flotação, separação eletrostática). 
 
Como exemplo, suponhamos a obtenção de ácido fosfórico a partir de minério 
fosfático usando o processo chamado de via úmida. Através dele, o concentrado 
fosfático (fluorapatita) reage com ácido sulfúrico concentrado, dentro da seguinte 
estequiometria: 
 
CaF2.3Ca3(PO4)2 + 10H2SO4 + 20H2O → 10CaSO4 + 2H2O + 2HF↑ + 6H3PO4 
 
É claro que para a reação acontecer, as matérias primas precisam ser trabalhadas 
para entrarem no reator dentro das características técnicas especificadas (definidas a 
partir das pesquisas). Assim o concentrado fosfático, que além da fluorapatita 
(portadora de fósforo) contém outros minerais que atuam como impurezas. Este 
concentrado deverá ter o teor adequado de P2O5 (operação de concentração por flotação) 
e ter a granulometria conveniente (operações de moagem e classificação) já que isto 
influenciará decisivamente a cinética da reação. Já o ácido deve estar na concentração 
desejada (operações de concentração ou diluição em H2O) e eventualmente na 
temperatura definida (operação de troca térmica). As duas matérias primas principais 
necessitarão ser transportadas até o reator na dosagem certa, definida pela 
estequiometria e pela cinética: o mineral por ser sólido poderá ser transportado através 
de correias e elevadores de caneca até o alimentador, enquanto o ácido sulfúrico deve 
continuamente ser alimentado ao reator através de bombas especiais, dentro de uma 
faixa de vazões controladas. Decorrida a reação teremos o ácido, o sulfato de cálcio e 
outras substâncias. É necessário, portanto, separar-se o produto (H3PO4) dessas demais 
substâncias. O processo convencional prevê a filtração a vácuo. A torta do filtro é 
formada pela fase sólida da mistura, enquanto o filtrado se constitui em um H3PO4 
diluído. Como não se pretende vender nem transportar água, dentro de certos limites, o 
ácido diluído deverá ainda ser concentrado (através de evaporação) antes da 
comercialização. Novamente entre a saída do reator e o destino do produto e do rejeito, 
ocorrem as necessárias operações de transporte. 
Em linguagem de engenharia química, todo este texto descritivo é substituído por 
um desenho esquemático chamado de fluxograma (flow chart). Utilizando-se blocos, 
outros símbolos que representem unidades de processo (reatores, destiladores, 
evaporadores, etc...) e linhas que indicam os caminhos de fluxo das matérias primas e 
dos produtos, descreve-se o processo de forma simples e objetiva, através de uma 
coordenação seqüencial que integra as unidades de conversão química (reatores) às 
demais unidades de operações físicas (chamadas classicamente de operações unitárias). 
O material que entra em uma dada unidade de processo é chamado de alimentação 
(“input” ou “feed”) e o que a deixa é chamado de produto (“output” ou “product”). O 
diagrama de blocos é, na verdade, o fluxograma mais simples, que indica as principais 
unidades de processo e traz informações sobre as variáveis de processo principais. Um 
fluxograma mais elaborado traz mais detalhes como o dimensionamento dos 
equipamentos, as malhas de controle automático, os materiais de construção e outras 
informações importantes. 
Como exemplo de fluxogramas, observe a figura que segue. Um diagrama de blocos 
indica de modo bem simples o processo de obtenção de ácido fosfórico descrito 
anteriormente. 
 
 
 
Diagrama de blocos do processo de fabricação de ácido fosfórico via úmida. 
 
Exercícios 
1. No Brasil principal fonte de obtenção de álcool é a partir da cana-de-açúcar,

Como os processos químicos podem ser classificados?

Como se define os processos químicos industriais?

Quais são processos químicos?

Quais são os processos industriais?