Optimização energética de sistemas multi-componente da zona fria do Steam Cracker

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Simulação da secção de recuperação de solvente do processo de produção do PEAD

A presente dissertação foi realizada no âmbito de um estágio curricular no complexo petroquímico da Repsol Polímeros em Sines e teve como objectivo implementar uma simulação da secção de recuperação de solvente da unidade de produção de PEAD. A simulação foi realizada através do software Aspen Hysys (v. 7.3) e posteriormente validada, onde se verificou uma boa correspondência entre o comportamento simulado e o do processo industrial. Após validação, com o intuito de analisar a resposta do sistema a alterações processuais, foram elaborados dois casos de estudo: Alteração do comonómero para 1-hexeno e substituição do n-hexano para n-pentano como solvente. No primeiro caso de estudo foram encontrados problemas na purificação do solvente. A separação da mistura n-hexano/1-hexeno foi estudada por destilação convencional e extractiva (com adição de n-metil-2-pirrolidona). Por destilação convencional não foi possível separar completamente os dois compostos, mas foi conseguida a condição mínima requerida pelas limitações do processo, de um caudal de 10 ton/h de hexano na corrente de topo, juntamente com os 700 kg/h de comonómero, com uma coluna a operar a 110 kPa, com 130 pratos e cuja alimentação entrava no 5º andar. A destilação extractiva revelou-se o método mais eficaz, conseguindo-se separar completamente as duas espécies através de uma coluna de destilação com 10 pratos a 110 kPa com a alimentação e solvente a entrar respectivamente no 4º e 5º andar. Para remoção do agente extractivo, cada uma das correntes sofre outra destilação. No segundo caso de estudo verificou-se que a secção simulada com pentano apresenta temperaturas de operação inferiores, o que por um lado vai diminuir o consumo de vapor de média e de alta pressão, mas por outro aumenta a 47992% a utilização de brine. Desta forma, atendendo ao custo elevado desta utilidade, a substituição não apresenta clara vantagem energética ao processo.

Optimização energética no terminal portuário do complexo petroquímico de Sines

Actualmente a indústria petroquímica é cada vez mais confrontada com a necessidade de poupança de custos. O presente trabalho surge dessa mesma necessidade e foi desenvolvido, no âmbito de um estágio curricular, no Complexo Petroquímico da Repsol, em Sines, durante um período de seis meses. O principal objectivo do estágio foi a optimização energética dos períodos diários de envio de etileno, dentro do complexo, bem como a avaliação energética dos sistemas de refrigeração, no terminal portuário, tendo-se utilizado o software Aspen HYSYS como simulador dos processos. Essa avaliação energética consistiu no cálculo dos coeficientes de performance e das eficiências dos vários compressores, tendo-se verificado que ambos os parâmetros encontram-se abaixo das condições de design para todos os processos, com a excepção do coeficiente de performance do sistema de refrigeração do 1,3-butadieno. Foram desenvolvidas ferramentas em excel que permitem a avaliação em tempo real da eficiência dos vários sistemas de refrigeração, que pode ser usada na sua optimização, ajustando as eficiências reais às de design. Foram estudados dois projectos a implementar no terminal portuário: um sobre a implementação de variadores de frequência nas liquefacções de etileno, que permitirá uma poupança de 62 kW-h/t de etileno recebida, e outro projecto sobre a instalação de um permutador refrigerado com água salgada, que seria colocado a jusante dos aero-arrefecedores, nas liquefacções. Este estudo permitiu concluir que no caso em que o aero-arrefecedor está desligado, poupar-se-ia em média 2,95 kW-h/t de etileno, e quando o aero-arrefecedor estiver em série com o permutador, poupar-se-ia em média 1,88 kW-h/t de etileno. No âmbito da avaliação energética, foram estimadas também as perdas energéticas nos vários compressores do terminal portuário, tendo-se constatado que os compressores do sistema de refrigeração do 1,3-butadieno apresentam maiores perdas por tonelada de produto recebido. No caso da optimização energética, verificou-se que os casos mais rentáveis eram o 3, 4 e o de estudo, sendo que estes permitiram poupanças na ordem dos 900000 €. Concluiu-se também que liquefazer no terminal é melhor das Segundas às Sextas, a partir de 2 t/h, enquanto que aos Sábado, é a partir de 3 t/h. Aos Domingos liquefazer no terminal compensa sempre, porque não há horas de ponta nem horas cheias.