Estudo dos trocadores de calor em uma planta industrial de óxido de etileno a partir de simulação computacional

• Autor(a) principal: Silva, Isabella Floriano da [UNIFESP]
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFESP
• dARK ID: ark:/48912/001300000xt0d
• Texto Completo: https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/68756
• topic: Trocadores de calor; Troca térmica; Simulação de processos; Óxido de etileno; Aspen Plus® - EDR; Heat exchanger; Heat exchange; Process simulation; Ethylene oxide

Os trocadores de calor são equipamentos indispensáveis para praticamente todos os setores industriais. São os grandes responsáveis pela troca térmica entre fluidos, na maioria das vezes sem que ocorra contato direto entre eles e são utilizados em diversos seguimentos industriais. Um desses setores é a produção do óxido de etileno, no qual esses equipamentos são de grande importância, pois auxiliam no aumento da seletividade e da conversão da reação de formação do óxido de etileno a partir do etileno. Para analisar um trocador de calor em uma planta em operação, simplesmente interromper o processo produtivo não é o caminho mais viável, muito menos aceitável, pois acarretaria em perdas de produção e resultados financeiros. Em decorrência disso, ferramentas computacionais para simular diferentes configurações desse tipo de equipamento são utilizadas para realizar análises de processo. Estudos a partir do ASPEN PLUS® - EDR (Exchanger Design and Rating) torna possível dimensionar trocadores de calor a partir das informações de vazões, temperaturas e propriedades dos fluidos do processo. Portanto, neste trabalho o objetivo foi analisar as diferentes configurações de dois trocadores de calor industriais da produção de óxido de etileno através do simulador ASPEN PLUS® - EDR, a fim de se obter o dimensionamento dos equipamentos com a melhor eficiência de troca térmica e melhor custo-benefício para esse processo químico que possui grande importância como matéria prima no setor químico mundial. Após a realização das simulações variando os quesitos de modelo TEMA (“Tubular Exchanger Manufacturers Association” - Associação de Fabricantes de Trocador Tubular), localização do fluido quente, modelo e orientação das chicanas, arranjo dos tubos, número de passes dos tubos e comprimento dos tubos, obtiveram-se dois trocadores de calor casco e tubo com integrações energéticas entre si, o primeiro do modelo BEM com uma área de 358,1 m² e uma taxa de transferência de calor de 4308,9 kW tendo o custo financeiro de US$ 127.026,00 e o segundo do modelo CFU com uma área de 2629,1 m² e taxa de transferência de calor de 2934,3 kW tendo o custo de US$ 614.137,00.