Otimização termoeconomica de sistemas de refirgeração do processo de produção de etileno e propileno

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fábrega, Francine de Mendonça, 1979-
Data de Publicação: 2010
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1611793
Resumo: Orientador: Jose Vicente Hallak D'Angelo
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spelling Otimização termoeconomica de sistemas de refirgeração do processo de produção de etileno e propilenoThermoeconomic optimization of refrigeration systems of the production process of ethylene and propyleneOtimizaçãoEtilenoExergiaRefrigeraçãoOptimizationEthyleneExergyRefrigerationOrientador: Jose Vicente Hallak D'AngeloTeses (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: A indústria petroquímica é o setor industrial que utiliza como matéria prima derivados do petróleo, principalmente a nafta petroquímica, da qual se produzem substâncias como o etileno e propileno. Nesse processo industrial utilizam-se ciclos de refrigeração de larga escala que fornecem utilidades frias ao processo, em especial aos condensadores das colunas de destilação e destacam-se por serem grandes consumidores de energia, sendo de extrema importância que estes ciclos operem de forma otimizada visando a redução de custos. A Quattor Unidade de Químicos Básicos Cracker ABC, localizada no Pólo Petroquímico de Capuava, em Santo André (SP) vem produzindo atualmente 700 mil t/ano de etileno, sendo umas das principais produtoras do setor. A fim de reduzir os custos de processos industriais, as análises exergética e exergoeconômica seguidas da otimização termoeconômica são ferramentas que têm sido empregadas com sucesso. Neste trabalho, com o objetivo de otimizar o sistema de refrigeração que produz as utilidades frias, foi utilizado o simulador comercial Hysys© versão 3.2 para a simulação do processo produtivo e do ciclo de refrigeração, obtendo-se as grandezas termodinâmicas necessárias para o cálculo da análise exergética. Aplicando a metodologia desenvolvida por Lozano e Valero (1993) foi possível calcular os custos de cada corrente do processo utilizando o software Matlab 7.0. A otimização do processo foi realizada utilizando-se a ferramenta Optimizer presente no próprio simulador. A função objetivo foi definida visando minimizar a exergia destruída no processo e o método de otimização utilizado foi o SQP (Sequential Quadratic Programing). Com a metodologia aplicada a exergia destruída foi reduzida em 19,95%. Em relação aos custos exergéticos foi obtida uma redução de 10,94% e os custos exergoeconômicos foram reduzidos em 6,45% (SQP) representando uma economia de 77000 R$/hAbstract: Petrochemical industries use many oil derivatives as raw materials, especially petrochemical naphtha, from which many chemicals, like ethylene and propylene, are obtained. The industrial process that produces these products uses large scale refrigeration cycles which generate the cold utilities streams used in the condensers of the distillation columns. These refrigeration cycles are great energy consumers, so it is very important that they operate in an optimized way in order to reduce operational costs. Quattor Unidade de Químicos Básicos Cracker ABC, located at Capuava Petrochemical Pole in Santo André (São Paulo State) produces 700 thousand tons of ethylene per year and is one of the main producers of the petrochemical sector in Brazil. Exergetic and exergoeconomic analysis followed by a procedure of thermoeconomic optimization are a set of important tools used to improve industrial processes and they have been used successfully in many cases. In this work, aiming the optimization of the refrigeration system that generates the cold utilities for the process, a commercial simulator, Hysys© version 3.2, was used to simulate both the industrial process of ethylene and propylene production and the refrigeration cycles of the process, obtaining the thermodynamic properties of the streams present in the process, which are necessary for the exergetic analysis. Using the methodology developed by Lozano and Valero (1993) it was possible to calculate the costs of each process stream using software Matlab 7.0. The optimization of the process was performed using the Optimizer Tool available in the simulator, by defining an objective function to be minimized as being the total destroyed exergy in the process. The chosen optimization method was SQP (Sequential Quadratic Programming). With these tools and using the referred methodology, the total destroyed exergy in the process was reduced in 19.95%. Considering exergetic costs, a reduction of 10.94% was achieved and the exergoeconomic costs were reduced in 6.45%, representing an economy of 77000 R$/h for the processDoutoradoSistemas de Processos Químicos e InformáticaDoutor em Engenharia Química[s.n.]Dangelo, José Vicente Hallak, 1967-Francesconi, Artur ZaghiniAznar, MartínSilva, Marcelo Modesto daPark, Song WonUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFábrega, Francine de Mendonça, 1979-2010info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf170 p. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1611793FÁBREGA, Francine de Mendonça. Otimização termoeconomica de sistemas de refirgeração do processo de produção de etileno e propileno. 2010. 170 p. Teses (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1611793. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/615766porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T05:50:55Zoai::615766Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T05:50:55Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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