Processo de diagramas de fluxo

Objetivos de aprendizado:

• Aprender a descrever processos químicos por meio de diagramas de fluxo de processo de

Processo Diagrama de Fluxo (PFD)

• O que é um PFD?   Uma ferramenta simples, mas de valor inestimável para cheme de visualizar processos químicos.
• Por quê?  Imagine que você quer aprender sobre a produção de amônia. Você sabe que o processo começa com nitrogênio e hidrogênio, mas você quer entender todos os vários processos que entram em fazer amônia. (Veja o Módulo 2 sobre o Grand Challenge relacionada) Imagine que você encontrar esta informação textual a seguir:

A conversão de gás de azoto e gás de hidrogénio a amónia é realizada num reactor de funcionamento a 450 C e 300 bar. O gás efluente do reactor é em primeiro lugar introduzida para uma caldeira a fim de utilizar a energia nos gases efluentes quentes para converter água em vapor a alta pressão. Os gases arrefecidos são em seguida alimentados a um arrefecedor que separa azoto e hidrogénio gás arrefecida de amónia líquida. Este chiller opera a 2 bar e -35 C. O azoto e gás de hidrogénio são reciclados de volta a juntar-se a alimentação do reactor.

Toda esta informação pode ser organizada visualmente e transmitida em um diagrama de fluxo do processo (PFD) como mostrado abaixo:

• • Assista ao vídeo abaixo deste PFD sendo desenvolvido e uma discussão sobre os elementos-chave em um PFD.

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transcrição do vídeo

1. Comece de transcrição. Ir para o fim.
2. Vamos falar sobre o desenvolvimento de diagramas de fluxo de processo.
3. Estes são uma ótima maneira de organizar visualmente informações sobre um processo.
4. E, eles podem variar de muitas maneiras, incluindo a quantidade de detalhes é mostrada, como
5. much quantitative information is shown. the types of symbols that people use to
6. represent unit operations, or even just the general layout.
7. But let's look at how to represent all of the information that I've shown in this
8. paragraph here in an actual process flow diagram.
9. From the first sentence we see that the conversion of nitrogen gas and hydrogen
10. gas to ammonia is carried out in a reactor operating at 450 degrees Celsius
11. and 300 bar. So, we know that we at least have a
12. reactor as our first unit operation. So, in this class we will use simple
13. boxes to represent unit operations, and we need to label this.
14. So, label it as a reactor I'm given information about the operating
15. temperature and pressure. So, that's useful to include as well.
16. So 450 degrees Celsius and a pressure of 300 bar.
17. I know that we are feeding in nitrogen gas and hydrogen gas are reactants and
18. the f load from this reactor. Will contain any unreacted reactant gases
19. as well as, of course, our product ammonia.
20. one thing to note here, is that I've used arrows to indicate process streams.
21. These are basically telling you where material is flowing.
22. So, this arrow tells you, that I have these particular materials flowing in to
23. the reactor unit operation. And this tells you I have a process flow
24. stream in which nitrogen, hydrogen and ammonia are flowing out.
25. a couple of other things to point this may seem like a very small thing, but
26. it's important that these arrows for the process of flow streams actually
27. physically connect to the unit operation. So, this arrowhead touches the reactor so
28. you know that this is actually a low stream into the reactor, and you can see
29. that the back end of this arrow actually touches the unit operation, so you know
30. that this process flow stream actually is exiting from the reactor.
31. Alright, next up we are told the effluent gas from the reactor is force fed to a
32. boiler, in order to utilize the energy and the hot effluent gases to convert
33. water to high pressure steam. So, we know that we have another unit
34. operation here a boiler. So let me label the boiler.
35. I have hot effluent gas from the reactor coming into the boiler.
36. I have cooled gases, so these are the same components, nitrogen, hydrogen, and
37. ammonia, they are just cooled, and I'm using basically the energy from those hot
38. gases to convert water into high pressure steam.
39. Okay, next it tells us that the cooled gases are fed to a chiller that separates
40. the cooled nitrogen and hydrogen from liquid ammonia.
41. So the purpose of this is essentially to separate our product.
42. So here, let me label this as our chiller.
43. So, the purpose is to separate our product, which is ammonia from unreacted
44. reacting gasses nitrogen and hydrogen. I know this is operating at a temperature
45. of negative 35 degrees Celsius in a pressure of 2 bar.
46. And last, we are told that the unreacted reacting gasses are actually cycled back
47. to join the feed to the reactor. Okay, so lets make sure this process flow
48. stream indicates that the nitrogen hydrogen are actually sent back to join
49. the feed to the reactor here. One thing I want to point out that's
50. important is, because I've drawn this process flow stream to, of the recycle
51. stream to actually touch the feed arrow. This tells you that these streams are
52. mixed. Let's say, for example, I wanted to just
53. because of the limitations of the paper I was working with, I needed my process
54. flow streams to cross but not actually indicate mixing.
55. The way we do that would actually be let's see here the way that we would
56. indicate that streams are not missing is with a semi circle.
57. So, what this does here is it tells the reader that this process full of stream
58. that I've drawn leaving the chiller does not actually mix with this feed stream,
59. it's going to wherever I'm going to send it.
60. So again, the half, the semi crcile here is used to indicate non mixing streams,
61. but of course what I want to indicate is that the streams are actually mixed, so
62. let's draw it back the way we had it. So my arrow touches the feed arrow, and
63. now you can see that I've actually recycled our nitrogen hydrogen back into
64. the feed stream for the reactor. Okay, let's talk about a few general
65. points. you'll see here that all of my arrows
66. indicating material streams are drawn horizontally or vertically so even this
67. one here... This recycle arrow you've seen, I've
68. stuck to horizontal and vertical lines. one other thing that I haven't done thus
69. far, but you'll often use is that when your process starts to get complicated
70. and you have lots of process flow streams, you may want to actually number
71. them, to help you with the bookkeeping. So for example, I might label this fresh
72. feed as stream 1, this combined stream as 2, maybe this is 3, stream 4, my product
73. fluxo como fluxo de 5, meu fluxo de reciclagem é de 6, e vamos ver a minha água é 7 ou 8 para
74. vapor de alta pressão. Você pode usar números pessoas podem usar
75. cartas. Assim, por exemplo, também seria bom para
76. rotular isso como R, fluxo R para reciclagem. Seja qual for o ajuda com a contabilidade,
77. e mantém o controle de informações. A outra coisa que você vai notar é que, em
78. geral, mudei da esquerda para a direita em termos de meu processo.
79. Isso é a convenção típica, mas, novamente, uma vez que os processos se tornam mais complexas, e você
80. têm muitas operações mais unidades que você não pode sempre manter a mesma convenção.
81. A última coisa que eu gostaria de salientar é neste diagrama de fluxo de processo, nós temos
82. só foi relacionada com o fluxo de material.
83. Assim, cada seta indicou uma corrente de fluxo de material.
84. Quando começamos a fazer balanços de energia e também estamos preocupados com onde a energia
85. está fluindo para dentro e fora de nossas operações unitárias, nós também vamos usar as setas para
86. indicar o fluxo de energia.
87. Fim da transcrição. Ir para o início.

• aspectos importantes de um PFD:

- Mostra operações unitárias individuais no processo global

- Mostra transporte de material e energia dentro e fora de cada operação unitária

- As setas mostram direção de material ou energia fluxo

- Os dados críticos (taxas de fluxo, T, P, as concentrações de soluto, etc) explicitamente escritas

- Todos os fluxos devem ser numerado ou claramente identificados

- Não mostra explicitamente pedaços menores de equipamento (por exemplo, tubulação, instrumentação); estes pormenores são mostrados num diagrama de tubulação e instrumentação (P & ID)

- Não é desenhada em escala

• Mais simples PFD = diagrama de blocos (o que vamos usar neste curso)

- Cada unidade de operação é representado por um bloco

• símbolos gráficos mais informativos para operações unitárias (exemplos mostrados abaixo) será introduzido gradualmente no currículo cheme.

• Se você estiver interessado, este vídeo do YouTube mostra um PFD para a produção de amônia sendo desenvolvido usando um software de simulação de processos: http://www.youtube.com/watch?v=2I-MqH06Dwo

Módulo 5 Problemas Practice

Módulo 5 Soluções Práticas Problema