Avaliação do desempenho de uma unidade de recuperação de solventes

• Autor(a) principal: Carvalho, Nuno Filipe dos Santos
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/11087
• topic: Acetato de etilo; Recuperação de Solventes; Destilação; Adsorção; Regeneração; Eficiência Energética; Energia; Optimização; Ethyl acetate; Solvent Recovery; Distillation; Adsorption; Regeneration; Energy Efficiency; Energy; Optimization; Optimização Energética na Indústria Química

O presente relatório foi elaborado no âmbito da disciplina de Dissertação/Estágio (DIEST), para conclusão do mestrado em Engenharia Química, no ramo de Optimização Energética na Indústria Química. O trabalho foi desenvolvido na empresa A e teve como objectivo principal a avaliação do desempenho da Unidade de Recuperação de Solventes. A unidade de recuperação de solventes permite a recuperação dos solventes usados na unidade fabril, maioritariamente acetato de etilo e etanol, por adsorção e destilação. Fez-se a avaliação da unidade de recuperação de solventes por diferentes de pontos de vista. Estudaram-se em detalhe as unidades de adsorção e de destilação. Estimou-se a recuperação total de solventes conseguida ao longo do período de estágio e comparou-se com o consumo de solventes (também estimado) da unidade fabril, no mesmo período. Com a ajuda do simulador Aspen Plus, aplicado à coluna de destilação que permite obter as correntes de solventes finais, e utilizando valores médios e condições de operação estabelecidos com base em valores reais, estudou-se a variação da composição dos solventes à saída, consoante a alteração de: andar de alimentação na coluna, potência térmica fornecida ao reebulidor, temperatura da corrente de alimentação e pressão no condensador. Avaliou-se o consumo energético da instalação, e propõem-se algumas medidas de melhoria da sua eficiência do ponto de visto energético e de redução de consumos. Segundo a curva de rutura traçada para um dos cinco leitos de adsorção, verificou-se que seria aceitável admitir como tempo de operação 12 horas, para as condições de operação observadas. Para o período analisado, estimou-se que, em média, um leito adsorvia 918 kg de solvente (expresso como C) em cada ciclo de adsorção e que na sua regeneração, se recuperavam 614 kg de solvente. Com base na avaliação de quantidades processadas ao longo de 15 semanas, foi possível estimar caudais médios de operação para a unidade de destilação de solventes: 369 kg/h para a corrente de alimentação, 285 kg/h para a corrente de resíduo (obtido com cerca de 99% em acetato de etilo) e 32 kg/h para a corrente de destilado (mistura de solventes: acetato de etilo, etanol e outros). A percentagem de recuperação e acetato de etilo puro na unidade de destilação, situa-se nos 91% para o resíduo e de 7% para o destilado. O consumo diário de acetato de etilo na fábrica foi estimado em 5260 L e o da mistura de solventes em 805 L. Tendo em conta o consumo da fábrica e quantidade de solventes obtida na unidade de recuperação, estimou-se que a percentagem de reutilização de acetato de etilo seria de 84,3% e a de mistura de solventes de 89,2%. A reutilização global de solventes é por isso de 85%. Nenhuma das alterações contempladas nas simulações em Aspen Plus se se traduziu em modificações significativas nos produtos finais, pelo que não se propõe nenhuma modificação face às condições actuais. Verificou-se que a caldeira de termofluído da unidade de recuperação de solventes funciona com um excesso de ar de 40%, que foi considerado excessivo e que poderá ser melhor regulado com a afinação do queimador. Estimou-se a eficiência térmica da caldeira em 84,8%, podendo esta ser melhorada com a inclusão de um economizador (87,95%) ou pré-aquecedor de ar (88,35%) ou os dois em simultâneo (91,1%), traduzindo-se numa poupança de gás natural de 3308, 2863 e 5623 m3 ,respectivamente. Isto traduz-se numa poupança de 5243, 4538 ou 8914 euros. Realizou-se ainda um levantamento energético da unidade de recuperação de solventes, tendo-se determinado um consumo global de 748 tep para o ano de 2015. Relativamente aos indicadores energéticos, obteve-se uma média anual de intensidade carbónica de 2463 kgCO2e/tep e consumos específicos de energia entre 0,0079 e 0,0032 tep/kg solvente, sendo a energia eléctrica o maior contribuidor para este consumo, seguida do vapor e do gás natural.