Simulação do processo Phosam para recuperação de amônia: avaliação energética e econômica.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/12893 |
Resumo: | A amônia é um subproduto gerado na indústria siderúrgica, de alto valor agregado e potencialmente poluente, ou seja, sua recuperação é tão economicamente atrativa quanto necessária no que concerne à legislação ambiental. O processo Phosam surge então como uma maneira eficiente de produzir amônia anidra, a partir dos gases de coqueria, sendo possível sua obtenção com 99,99% de pureza. Contudo, esse método é pouco explorado na literatura, principalmente no quesito aproveitamento energético. Diante disto, este trabalho teve como objetivo avaliar o processo Phosam em termos de consumo energético, através do uso de um simulador de processos, considerando duas situações: o uso da injeção direta de vapor nas colunas stripper e fracionadora e o aquecimento indireto via refervedores. Para tanto, implementou-se o processo no software Aspen Plus™ e a qualidade da amônia anidra obtida, bem como a sua vazão, foram investigadas frente a mudanças na quantidade de calor fornecido às colunas, na razão de refluxo (RR), na razão de ebulição (RB) e no prato de alimentação, através de análises de sensibilidade. Com estes resultados foi possível estabelecer as melhores condições operacionais, e quantificar a demanda requerida de vapor e o custo relacionado a ela, para ambos os casos. Por fim, concluiu-se que a utilização de injeção direta de vapor nas colunas stripper e fracionadora apresenta o menor consumo energético e maior produção de amônia, quando comparado a planta com uso de refervedores. |
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Simulação do processo Phosam para recuperação de amônia: avaliação energética e econômica.Simulation of the Phosam process for ammonia recovery: energy and savings evaluation.Processo PhosamGás de Coque.Vapor - InjeçãoRefervedor - UsoColunas StripperConsumo EnergéticoCustoPhosam ProcessCoke gasSteam - InjectionReferredor - UsageStripper speakersEnergy ConsumptionCostEngenharia QuímicaA amônia é um subproduto gerado na indústria siderúrgica, de alto valor agregado e potencialmente poluente, ou seja, sua recuperação é tão economicamente atrativa quanto necessária no que concerne à legislação ambiental. O processo Phosam surge então como uma maneira eficiente de produzir amônia anidra, a partir dos gases de coqueria, sendo possível sua obtenção com 99,99% de pureza. Contudo, esse método é pouco explorado na literatura, principalmente no quesito aproveitamento energético. Diante disto, este trabalho teve como objetivo avaliar o processo Phosam em termos de consumo energético, através do uso de um simulador de processos, considerando duas situações: o uso da injeção direta de vapor nas colunas stripper e fracionadora e o aquecimento indireto via refervedores. Para tanto, implementou-se o processo no software Aspen Plus™ e a qualidade da amônia anidra obtida, bem como a sua vazão, foram investigadas frente a mudanças na quantidade de calor fornecido às colunas, na razão de refluxo (RR), na razão de ebulição (RB) e no prato de alimentação, através de análises de sensibilidade. Com estes resultados foi possível estabelecer as melhores condições operacionais, e quantificar a demanda requerida de vapor e o custo relacionado a ela, para ambos os casos. Por fim, concluiu-se que a utilização de injeção direta de vapor nas colunas stripper e fracionadora apresenta o menor consumo energético e maior produção de amônia, quando comparado a planta com uso de refervedores.Ammonia is a by-product produced in the steel industry, which has high value added and is potentially polluting, that is, its recovery is as economically attractive as it is necessary, considering environmental regulations. The Phosam process then emerges as an efficient way to produce anhydrous ammonia using coke oven gases, which makes it possible to obtain it with 99.99% of purity. However, this method is little explored in the literature, especially in terms of energy use. Considering the above, this research aimed to evaluate the Phosam process in terms of energy consumption through the use of a process simulator, considering the following two situations: the use of direct steam injection in the stripper and fractionator columns, and the indirect steaming via reboilers. In order to do that, the process was implemented on the Aspen Plus™ software, and the quality of the anhydrous ammonia obtained, as well as its flow, were investigated in the face of changes in the amount of heat supplied to the columns, in the reflux ratio (RR), in the boiling point ratio (BR), and in the feed tray through sensitivity analyses. With such results, it was possible to define the best operational conditions and quantify the demand for steam and its cost considering both cases. Finally, it was concluded that the use of direct steam injection in the stripper and fractionator columns has the lowest energy consumption, or savings of around 66% when translated into utility costs.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Ciências e Tecnologia - CCTPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICAUFCGRAMOS, Wagner Brandão.RAMOS, W. B..http://lattes.cnpq.br/1563787088122435BRITO, Romildo Pereira.BRITO, R. P.http://lattes.cnpq.br/5826366544754584COUTINHO, Sebastião Araújo.COUTINHO, S. A.http://lattes.cnpq.br/7927002848091964SANTOS, Jislane Santana dos.2020-04-242020-05-27T18:15:10Z2020-05-272020-05-27T18:15:10Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/12893SANTOS, Jislane Santana dos. Simulação do processo Phosam para recuperação de amônia: avaliação energética e econômica. 2020. 59f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil - 2020.porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2020-05-27T18:49:17Zoai:localhost:riufcg/12893Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512020-05-27T18:49:17Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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A amônia é um subproduto gerado na indústria siderúrgica, de alto valor agregado e potencialmente poluente, ou seja, sua recuperação é tão economicamente atrativa quanto necessária no que concerne à legislação ambiental. O processo Phosam surge então como uma maneira eficiente de produzir amônia anidra, a partir dos gases de coqueria, sendo possível sua obtenção com 99,99% de pureza. Contudo, esse método é pouco explorado na literatura, principalmente no quesito aproveitamento energético. Diante disto, este trabalho teve como objetivo avaliar o processo Phosam em termos de consumo energético, através do uso de um simulador de processos, considerando duas situações: o uso da injeção direta de vapor nas colunas stripper e fracionadora e o aquecimento indireto via refervedores. Para tanto, implementou-se o processo no software Aspen Plus™ e a qualidade da amônia anidra obtida, bem como a sua vazão, foram investigadas frente a mudanças na quantidade de calor fornecido às colunas, na razão de refluxo (RR), na razão de ebulição (RB) e no prato de alimentação, através de análises de sensibilidade. Com estes resultados foi possível estabelecer as melhores condições operacionais, e quantificar a demanda requerida de vapor e o custo relacionado a ela, para ambos os casos. Por fim, concluiu-se que a utilização de injeção direta de vapor nas colunas stripper e fracionadora apresenta o menor consumo energético e maior produção de amônia, quando comparado a planta com uso de refervedores. |
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