Projeto de processo

Na engenharia química , o projeto do processo é a escolha e o sequenciamento de unidades para a transformação física e/ou química desejada dos materiais. O projeto do processo é fundamental para a engenharia química e pode ser considerado o ápice desse campo, reunindo todos os componentes do campo.

O projeto do processo pode ser o projeto de novas instalações ou pode ser a modificação ou expansão das instalações existentes. O projeto começa em um nível conceitual e termina na forma de planos de fabricação e construção.

O projeto do processo é distinto do projeto do equipamento, que está mais próximo do espírito do projeto das operações unitárias. Os processos geralmente incluem muitas operações unitárias .

Documentação

Os documentos de design do processo servem para definir o design e garantem que os componentes do design se encaixem. Eles são úteis para comunicar ideias e planos a outros engenheiros envolvidos com o projeto, a agências reguladoras externas, a fornecedores de equipamentos e empreiteiros de construção.

Em ordem de detalhamento crescente, os documentos de projeto de processo incluem:

  • Diagramas de fluxo de bloco (BFD): Diagramas muito simples compostos de retângulos e linhas que indicam os principais fluxos de material ou energia.
  • Diagramas de fluxo de processo (PFD): Normalmente, diagramas mais complexos das principais operações da unidade, bem como linhas de fluxo. Eles geralmente incluem um balanço de material e, às vezes, um balanço de energia, mostrando vazões típicas ou projetadas, composições de fluxo e pressões e temperaturas de fluxo e equipamentos.
  • Diagramas de tubulação e instrumentação (P&ID): Diagramas mostrando cada tubulação com classe de tubulação (aço carbono ou aço inoxidável) e tamanho do tubo (diâmetro). Eles também mostram as válvulas junto com as localizações dos instrumentos e esquemas de controle do processo .
  • Especificações : Requisitos de projeto escritos de todos os principais itens de equipamento.

Os projetistas de processo normalmente escrevem manuais de operação sobre como iniciar, operar e desligar o processo. Freqüentemente, eles também desenvolvem planos de acidentes e projeções de operação do processo no ambiente.

Os documentos são mantidos após a construção da instalação de processo para referência do pessoal operacional. Os documentos também são úteis quando são planejadas modificações nas instalações.

Um método primário de desenvolver os documentos do processo é o fluxograma do processo .

Considerações de design

Há várias considerações que precisam ser feitas ao projetar qualquer unidade de processo químico. A conceituação e as considerações do projeto podem começar assim que as purezas, rendimentos e taxas de produção do produto estiverem definidos.

Objetivos que um projeto pode se esforçar para incluir:

As restrições incluem:

  • Custo de capital: a quantidade de orçamento ou investimento para construir o processo de ponta a ponta.
  • Espaço disponível: a área do terreno para a construção da usina.
  • Preocupações de segurança : consideração para análise de risco em acidentes industriais ou produtos químicos perigosos.
  • Impacto ambiental e efluentes e emissões projetados
  • Produção/reciclagem de resíduos: gerenciar os resíduos produzidos como subproduto do processo para não prejudicar o meio ambiente.
  • Custos de operação e manutenção: representam o custo variável operacional da usina.

Outros fatores que os designers podem incluir são:

  • Confiabilidade
  • Redundância
  • Flexibilidade
  • Variabilidade antecipada no estoque de alimentação e variabilidade permitida no produto.

Fontes de informações de projeto

Designers geralmente não começam do zero, especialmente para projetos complexos. Freqüentemente, os engenheiros têm dados de plantas piloto disponíveis ou dados de instalações operacionais em escala real. Outras fontes de informação incluem critérios de projeto proprietários fornecidos por licenciadores de processo, dados científicos publicados, experimentos de laboratório e fornecedores de matérias-primas e utilidades.

Processo de design

O design começa com a síntese do processo - a escolha da tecnologia e combinações de unidades industriais para atingir os objetivos. O projeto mais detalhado prossegue à medida que outros engenheiros e partes interessadas assinam cada estágio: do projeto conceitual ao detalhado.

O software de simulação é frequentemente usado por engenheiros de projeto. As simulações podem identificar pontos fracos nos projetos e permitir que os engenheiros escolham melhores alternativas. No entanto, os engenheiros ainda contam com heurística, intuição e experiência ao projetar um processo. A criatividade humana é um elemento em designs complexos.

Veja também

Livros de engenharia química recomendados

  • Sinnott e Towler (2009). Projeto de Engenharia Química: Princípios, Prática e Economia do Projeto de Plantas e Processos (5ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0750685511.
  • de Ullmann (2004). Engenharia Química e Projeto de Plantas . Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-31111-8.
  • Moran, Sean (2015). Um Guia Aplicado ao Projeto de Processo e Planta (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0128002421.
  • Moran, Sean (2016). Layout da planta de processo (2ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0128033555.
  • Pedro, Frank (2008). Projeto de Planta de Processo . Wiley. ISBN 9783527313136.
  • Kister, Henry Z. (1992). Projeto de destilação (1ª ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-034909-6.
  • Perry, Robert H. & Green, Don W. (1984). Manual dos Engenheiros Químicos de Perry (6ª ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049479-7.
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  • Seader, JD & Henley, Ernest J. (1998). Princípios do Processo de Separação . Nova York: Wiley. ISBN 0-471-58626-9.
  • Chopey, Nicholas P. (2004). Manual de Cálculos de Engenharia Química (3ª Edição ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-136262-2.
  • Himmelbau, David M. (1996). Princípios Básicos e Cálculos em Engenharia Química (6ª ed.). Prentice-Hall. ISBN 0-13-305798-4.
  • Editores: Jacqueline I. Kroschwitz e Arza Seidel (2004). Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (5ª ed.). Hoboken, NJ: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-48810-0. {{cite book}}: |author=tem nome genérico ( ajuda )
  • Rei, CJ (1980). Processos de Separação (2ª ed.). McGraw Hill. ISBN 0-07-034612-7.
  • Peters, MS & Timmerhaus KD (1991). Projeto de Planta e Economia para Engenheiros Químicos (4ª ed.). McGraw Hill. ISBN 0-07-100871-3.
  • JM Smith, HC Van Ness e MM Abott (2001). Introdução à Termodinâmica da Engenharia Química (6ª ed.). McGraw Hill. ISBN 0-07-240296-2.

Referências

links externos

  • Livro didático aberto de design de processos químicos (Northwestern University por Fengqi You )
  • Uma Estrutura Geral para Síntese, Integração e Intensificação de Processos (OSTI / Texas A&M University)