Reconfiguração das colunas de separação de xilenos

Mestrado em Engenharia Química. Ramo optimização energética na indústria química

A procura de novas configurações que originem processos mais simples, com menos manutenção e com menores consumos energéticos, torna-se, nos dias de hoje, uma preocupação das indústrias mundiais. O principal objectivo deste trabalho consiste em encontrar uma alternativa viável à configuração existente das colunas de xilenos, no complexo aromático da Refinaria de Matosinhos-Leça da Galp Energia. As colunas de separação de xilenos possíveis de reconfigurar são três: a T-0103, a T-0471 e a T-0472. A coluna T-0103 situa-se na unidade da pré-destilação e separa os compostos C8 dos C9+. As colunas T-0471 e T-0472 pertencem à unidade de fraccionamento dos xileno; a T-0471 é caracterizada pela corrente de topo rica numa mistura de xilenos, que alimenta a unidade de separação de para-xileno, e corrente de fundo alimenta a coluna T- 0472, onde se separa o orto-xileno dos C9+. Um conhecimento profundo dos processos de destilação e das configurações das colunas são elementos fundamentais para a avaliação das reconfigurações propostas. Neste trabalho utilizou-se o simulador Aspen Plus 2006, quer nas simulações das condições reais, testando-se assim a capacidade deste em recriar a realidade, quer nas simulações das configurações alternativas. O trabalho finaliza com uma análise económica dos custos fixos da instalação para a hipótese de configuração proposta, e ainda com algumas sugestões de implementação. Conclui-se que a hipótese de reconfiguração mais viável consiste num processo de separação de xilenos que iniciar-se-á com a coluna de destilação T-0471, separando pelo corte lateral uma corrente rica em xilenos que segue para as unidades Parex e Isomar, e pelo fundo uma corrente com orto-xileno e C9+. Esta corrente de fundo da coluna T-0471 alimentará a coluna T-0103, que tem como objectivo a remoção de uma corrente composta somente por orto-xileno. Actualmente esta destilação é executada pela coluna T-0472, mas esta apresenta dimensões físicas impossíveis de separar com eficácia a nova corrente de alimentação, assim sendo foi eliminada na reconfiguração proposta. Esta reconfiguração origina uma redução económica, porque se elimina a fornalha H-0402 e se reduz o número de bombas no circuito. Na factura anual da fábrica são eliminados 50k€ relativos à energia eléctrica das bombas e 1,4M€ relativos à redução do combustível.

Searches for new configurations that originate simple processes, with less maintenance and less energetic costs, become nowadays a major concern of all global industries. The main goal of this work was to find a viable alternative to configure xylene columns, in aromatic complex of the Refinaria de Matosinhos-Leça of Galp Energia. Three Xylene columns reconfiguration are possible: T-0103, T-0471 and T-0472. The first one is situated in pre-distillation unit and separates C8 compounds from C9+ compounds. The second and third belong to xylene unit. Column T-0471 is characterized by a top flow rich in a mixture of xylene, which feeds the separation unit of para-xylene. This column T- 0471 has a bottom flow that feeds third tower which splits ortho-xylene from C9+ compounds. In this work the program used for simulation of real conditions was Aspen Plus 2006, testing of re-enacting real circumstances and alternative configurations. Finishing this work figures an economic analysis for fixed costs of installation according to configuration hypotheses proposal, and a few suggestions for implementation. In all reconfigurations, best operation conditions were chosen in order to obtain the finest final results. Thus, it is concluded that the most viable hypothesis consists on deleting the column T-0472. The process of separating xylenes will start with column T-0471, separating a mixture of xylenes through a side stream that follows to Parex and Isomar units, and a bottom stream with ortho-xylene and C9+. This bottom stream feeds column T-0103 to separate a stream with only ortho-xylene. Initially, this distillation was performed by T-0472 column, but physical dimensions make it impossible to separate current proposal. In conclusion, separations made today by three distillation columns can be performed successfully using only two, T-0471 and T-0103. This leads to an economic saving because furnace H-0402 can be eliminated and is possible to reduce the number of pumps in the circuit.