Avaliação da recompressão mecânica de vapor em colunas de destilação: estudo de caso em uma indústria de elastômeros sintéticos
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52675 |
Resumo: | Este trabalho aborda um estudo de oportunidade e viabilidade para implementar a recompressão mecânica de vapor (RMV) em uma coluna de destilação de uma unidade petroquímica para a fabricação de elastômeros sintéticos. Devido ao forte consumo energético das colunas de destilação, o estudo visa recuperar o calor residual da coluna para aumentar o seu desempenho energético e ambiental. Nesse sistema proposto, o vapor que sai no topo da coluna é enviado a um compressor para aumentar a sua energia, de maneira que possa ser reutilizado para vaporizar a mistura no balão refervedor da coluna. Para desenvolver o estudo, foram realizadas duas simulações computacionais do sistema usando o software Aspen Plus. A primeira consiste no uso de dados reais de funcionamento do processo. A segunda consiste no acoplamento da recompressão mecânica de vapor para verificar, por comparação, se este segundo processo é capaz de aumentar a eficiência energética. Ademais, foi realizada uma avaliação econômica para verificar se a tecnologia é viável do ponto de vista econômico. Através da simulação, verificou-se que o fluxo do compressor tem capacidade de troca térmica suficiente para fornecer 83% do calor necessário para a coluna. Além disso, a adição de uma etapa de integração energética permite a recuperação de 88% da energia do processo. Neste cenário, a avaliação econômica mostra uma redução das despesas operacionais de 1,7 milhão de dólares por ano para um investimento único, estimado em 3,1 milhões de dólares. O prazo de recuperação do investimento inicial é previsto para dois anos. Do ponto de vista ambiental, o estudo mostra um ganho no que diz respeito a uma redução vantajosa das emissões de dióxido de carbono em 3,787 toneladas de CO2 por ano. |
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Souza, Maria Eduarda Barbosa Costa deDeus , Katherine Carrilho de OliveiraFreitas, Victoria Dias da SilvaMedeiros, Gilson Gomes de2023-06-13T16:28:50Z2023-06-13T16:28:50Z2023-04-10SOUZA, Maria Eduarda Barbosa Costa de. Avaliação da recompressão mecânica de vapor em colunas de destilação: estudo de caso em uma indústria de elastômeros sintéticos. 2023. 54 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52675Este trabalho aborda um estudo de oportunidade e viabilidade para implementar a recompressão mecânica de vapor (RMV) em uma coluna de destilação de uma unidade petroquímica para a fabricação de elastômeros sintéticos. Devido ao forte consumo energético das colunas de destilação, o estudo visa recuperar o calor residual da coluna para aumentar o seu desempenho energético e ambiental. Nesse sistema proposto, o vapor que sai no topo da coluna é enviado a um compressor para aumentar a sua energia, de maneira que possa ser reutilizado para vaporizar a mistura no balão refervedor da coluna. Para desenvolver o estudo, foram realizadas duas simulações computacionais do sistema usando o software Aspen Plus. A primeira consiste no uso de dados reais de funcionamento do processo. A segunda consiste no acoplamento da recompressão mecânica de vapor para verificar, por comparação, se este segundo processo é capaz de aumentar a eficiência energética. Ademais, foi realizada uma avaliação econômica para verificar se a tecnologia é viável do ponto de vista econômico. Através da simulação, verificou-se que o fluxo do compressor tem capacidade de troca térmica suficiente para fornecer 83% do calor necessário para a coluna. Além disso, a adição de uma etapa de integração energética permite a recuperação de 88% da energia do processo. Neste cenário, a avaliação econômica mostra uma redução das despesas operacionais de 1,7 milhão de dólares por ano para um investimento único, estimado em 3,1 milhões de dólares. O prazo de recuperação do investimento inicial é previsto para dois anos. Do ponto de vista ambiental, o estudo mostra um ganho no que diz respeito a uma redução vantajosa das emissões de dióxido de carbono em 3,787 toneladas de CO2 por ano.This work addresses an opportunity and feasibility study to implement mechanical vapor recompression (MVR) in a distillation column of a petrochemical plant for the manufacture of synthetic elastomers. Due to the strong energy consumption of distillation columns, the study aims to recover waste heat from the column to increase its energy and environmental performance. In this proposed system, the vapor that exits at the top of the column is sent to a compressor to increase its energy, so that it can be reused to vaporize the mixture in the column's reboiling flask. To develop the study, two computer simulations of the system were performed using the Aspen Plus software. The first consists in using real data from the process operation. The second consists in the coupling of mechanical vapor recompression in order to verify, by comparison, if this second process is adequate to increase energy efficiency. Furthermore, an economic evaluation was performed to verify if the technology is viable from the economic point of view. Through simulation, it was found that the compressor flow has sufficient heat exchange capacity to provide 83% of the heat required for the column. Beyond that, the addition of an energy integration step allows 88% of the process energy to be recovered. In this scenario, the economic evaluation shows a reduction in operating expenses of 1.7 million dollars per year for a one-time investment estimated at 3.1 million dollars. The payback period of the initial investment is expected to be two years. From an environmental point of view, the study shows a gain with regard to an advantageous reduction of carbon dioxide emissions by 3.787 tons of CO2 per year.CNPQCAPESUniversidade Federal do Rio Grande do NorteEngenharia QuímicaUFRNBrasilDepartamento de Engenharia QuímicaAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIASRecompressão mecânica de vapordestilaçãosimulação de processoseficiência energéticaAspen PlusAvaliação da recompressão mecânica de vapor em colunas de destilação: estudo de caso em uma indústria de elastômeros sintéticosEvaluation of mechanical vapor recompression in distillation columns: a case study in a synthetic elastomer industryinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/52675/2/license_rdfc4c98de35c20c53220c07884f4def27cMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81484https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/52675/5/license.txte9597aa2854d128fd968be5edc8a28d9MD55ORIGINALtcc final final.pdftcc final final.pdfTCC Maria Eduarda Barbosaapplication/pdf1471534https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/52675/4/tcc%20final%20final.pdfa4a5794bb6ab7e3072aba89083579c65MD54123456789/526752023-06-13 13:28:51.408oai:https://repositorio.ufrn.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2023-06-13T16:28:51Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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Este trabalho aborda um estudo de oportunidade e viabilidade para implementar a recompressão mecânica de vapor (RMV) em uma coluna de destilação de uma unidade petroquímica para a fabricação de elastômeros sintéticos. Devido ao forte consumo energético das colunas de destilação, o estudo visa recuperar o calor residual da coluna para aumentar o seu desempenho energético e ambiental. Nesse sistema proposto, o vapor que sai no topo da coluna é enviado a um compressor para aumentar a sua energia, de maneira que possa ser reutilizado para vaporizar a mistura no balão refervedor da coluna. Para desenvolver o estudo, foram realizadas duas simulações computacionais do sistema usando o software Aspen Plus. A primeira consiste no uso de dados reais de funcionamento do processo. A segunda consiste no acoplamento da recompressão mecânica de vapor para verificar, por comparação, se este segundo processo é capaz de aumentar a eficiência energética. Ademais, foi realizada uma avaliação econômica para verificar se a tecnologia é viável do ponto de vista econômico. Através da simulação, verificou-se que o fluxo do compressor tem capacidade de troca térmica suficiente para fornecer 83% do calor necessário para a coluna. Além disso, a adição de uma etapa de integração energética permite a recuperação de 88% da energia do processo. Neste cenário, a avaliação econômica mostra uma redução das despesas operacionais de 1,7 milhão de dólares por ano para um investimento único, estimado em 3,1 milhões de dólares. O prazo de recuperação do investimento inicial é previsto para dois anos. Do ponto de vista ambiental, o estudo mostra um ganho no que diz respeito a uma redução vantajosa das emissões de dióxido de carbono em 3,787 toneladas de CO2 por ano. |
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