Integração energética unidades 0300 e 0400 da Fábrica de Aromáticos Refinaria de Matosinhos

Mestrado em Engenharia Química - Ramo optimização energética na indústria química

Esta Tese/Dissertação tem como objectivo efectuar uma Integração Energética nas Unidades U0300 e U0400 da Fábrica de Aromáticos na Refinaria de Matosinhos. Utilizou-se o software de integração energética HINT para obtenção da Rede de Permutadores de Calor (RPC) através da metodologia do Ponto de Estrangulamento “Pinch”, e o simulador ASPEN para verificar não só o comportamento térmico de vários equipamentos de permuta, mas também para estudar a possibilidade de incorporação de novos equipamentos de permuta. No caso em estudo, para as unidades 0300 e 0400 da FAR, obtiveram-se os seguintes indicadores para um ΔTmin = 30 ºC: Temperatura de Pinch (PE): 133 ºC Min. Utilidades Quentes: 1235 kW Min. Utilidades Frias: 57420 kW PE (referente a uma corrente fria), PE F T , : 118 ºC PE (referente a uma corrente quente), PE Q T , : 148 ºC Foram traçadas duas RPC´s, uma segundo os procedimentos normais de integração energética (RPC n.º 1), e uma segunda tendo como objectivo o máximo aproveitamento energético da corrente n.º 24 (RPC n.º 2). Pela análise da RPC n.º 1, verifica-se que: 23 Permutadores de calor apenas permutam com utilidades frias (ar ambiente ou água de arrefecimento). 5 Permutadores de calor apenas permutam com utilidades quentes (vapor de média pressão (VMP)). Na zona acima do Pinch podem ocorrer 14 novas ligações. Na zona abaixo do Pinch podem ocorrer 4 novas ligações. Na totalidade existiriam 46 permutadores de calor teóricos, mas como as correntes estão divididas como fase gasosa e fase líquida independente, o mesmo permutador de calor em alguns casos pode ser utilizado contemplando a mistura líquido-vapor, daí traduzindo-se numa redução dos permutadores necessários. Foi elaborada a RPC n.º 2 com vista ao aproveitamento máximo da corrente n.º 24 (saída E0471) tendo-se verificado que apenas 3 correntes podem permutar com a corrente n.º 24. As correntes possíveis para permuta são a corrente fria n.º 17, a corrente fria n.º 29 e a corrente fria n.º 33, com esta alternativa o número de permutadores necessários aumentam em duas unidades. A partir de uma análise às redes tentou-se chegar a redução energética efectuando pequenas alterações processuais mas de impacto significativo na factura energética final. Através da introdução de um Permutador de Calor E1, onde a corrente quente n.º 24 (E0471 C8´s+ Hidrogénio) cede calor à corrente fria n.º 33 (E0405 C8´s), consegue-se reduzir o consumo energético na fornalha H0402 em 1047 kW, obtendo-se uma redução anual do consumo de Fuel-óleo de 742 toneladas, ou seja, uma poupança anual de 159 k€. Para este investimento proposto estima-se uma VAL de 929 k€ e uma TIR de 385 %.

The aim of this Thesis / Dissertation is to make an Energy Integration of units U0300 and U0400 to Aromatics Plant in Matosinhos Refinery. We used the HINT software to obtain the network of heat exchangers using the methodology of PINCH and the ASPEN simulator to verify the thermal performance of various equipments of heat exchanger, and study the possibility of the incorporating new equipment. In this study, we obtained the following indicators for a ΔTmin = 30 °C: Pinch temperature (PE): 133 º C Min. Hot Utilities: 1235 kW Min. Cold Utilities: 57420 kW PE (referring to a cold chain), PE F T , : 118 ºC PE (referring to a hot chain), PE Q T , : 148 ºC We made two RPC (network of heat exchangers). In the RPC N. 1, we obtain: 23 Heat exchangers only exchange with cold utilities (air or water-cooling). 5 Heat exchangers only exchange with hot utilities (steam, medium pressure (PMV)). Above the Pinch may occur 14 new links. In the area below the Pinch may occur 4 new links. In total, there are 46 heat exchangers theoretical. It developed a second network (RPC N. 2) for the maximum use of the current 24 (E0471) it was found that only three chains could exchange with the current No. 24. The currents that are possible exchange with current n. 24 are the current n. 17, current n. 29 and current n. 33, with this alternative the number of exchangers are rising in two units. The analysis of the network tried is making an energy reduction by make small process changes, but with an impact on the final energy balance.With the introduction of a heat exchanger E1 is possible a reduction in consumption of Fuel-oil in the order of 742 tonnes, resulting in savings of 159 thousands euros. For this investments estimated a VAL=929 k€ and a TIR=385 %.