Definição de plano de melhorias de desempenho da Unidade de Hidrogênio da planta de cloro-soda de Aratu e avaliação de viabilidade econômica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: FERREIRA, Tatiana de Freitas
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UNIFACS
Texto Completo: http://teste.tede.unifacs.br:8080/tede/handle/tede/607
Resumo: The chlorine production process through brine electrolysis, using diaphragm cells, results in a byproduct production of hydrogen gas. This stream is washed, cooled and compressed before it is sent to consumers: boilers that use hydrogen as a complementary fuel for steam generation and chloridric acid burner, where hydrogen is used to react with chlorine to generate chloridric acid 32% solution (mass percentage). Part of hydrogen production at electrolysis series is released to atmosphere due to poor efficiency and low design capacity for hydrogen area equipment. The main objective of this study is to identify the capacity restrictions and proposes performance improvement actions to eliminate the hydrogen production losses to atmosphere. Initially, it was evaluated the measurement system and it was developed the mass and energy balance and defined the model premises. The data collection was performed, the premises were checked and the uncertainty measurements were evaluated. The Aspen simulation was built and a physical properties model was selected and checked with experimental data. The data collected were used to feed and validate the simulation. The proposed model was able to describe the process and it was used to evaluate strategies to increase hydrogen unity utilization. The investments needed to maximize the hydrogen utilization are detailed at a technology and maintenance plan, with an economic viability analysis. After some options evaluation, it was recommended an investment route where initially main equipment will be recovered, cooling tower and washing and cooling column. Later, it is proposed an evaluation for compressor change, bringing more operational flexibility. Projects implementation will result financial savings regarding to an increase of hydrogen utilization at boilers replacing other fuels.
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spelling GUIMARÃES, Paulo Roberto BrittoPINHO, Simão Pedro de AlmeidaVIANNA, Regina FerreiraTEIXEIRA, Leonardo Sena GomesFERREIRA, Tatiana de Freitas2017-07-20T00:25:04Z2016-10-21FERREIRA, Tatiana de Freitas. Definição de plano de melhorias de desempenho da Unidade de Hidrogênio da planta de cloro-soda de Aratu e avaliação de viabilidade econômica. 2016. 117p. Dissertação (Regulação da Indústria e Energia) - UNIFACS Universidade Salvador, Salvador, 2016.http://teste.tede.unifacs.br:8080/tede/handle/tede/607The chlorine production process through brine electrolysis, using diaphragm cells, results in a byproduct production of hydrogen gas. This stream is washed, cooled and compressed before it is sent to consumers: boilers that use hydrogen as a complementary fuel for steam generation and chloridric acid burner, where hydrogen is used to react with chlorine to generate chloridric acid 32% solution (mass percentage). Part of hydrogen production at electrolysis series is released to atmosphere due to poor efficiency and low design capacity for hydrogen area equipment. The main objective of this study is to identify the capacity restrictions and proposes performance improvement actions to eliminate the hydrogen production losses to atmosphere. Initially, it was evaluated the measurement system and it was developed the mass and energy balance and defined the model premises. The data collection was performed, the premises were checked and the uncertainty measurements were evaluated. The Aspen simulation was built and a physical properties model was selected and checked with experimental data. The data collected were used to feed and validate the simulation. The proposed model was able to describe the process and it was used to evaluate strategies to increase hydrogen unity utilization. The investments needed to maximize the hydrogen utilization are detailed at a technology and maintenance plan, with an economic viability analysis. After some options evaluation, it was recommended an investment route where initially main equipment will be recovered, cooling tower and washing and cooling column. Later, it is proposed an evaluation for compressor change, bringing more operational flexibility. Projects implementation will result financial savings regarding to an increase of hydrogen utilization at boilers replacing other fuels.O processo de produção de cloro, através da eletrólise da salmoura em células de diafragma, produz hidrogênio como subproduto. Esta corrente é lavada, resfriada e comprimida para posterior distribuição para as caldeiras, onde é utilizada como combustível para geração de vapor e para os fornos de ácido clorídrico, onde é utilizado como reagente para produção de solução aquosa de ácido clorídrico a 32% em massa. Parte da produção de hidrogênio das séries eletrolíticas é descartada para atmosfera por ineficiência e sub dimensionamento dos equipamentos da área de processamento de hidrogênio. O objetivo deste trabalho é identificar as restrições de capacidade e propor ações para melhoria de desempenho desta unidade produtora de hidrogênio para eliminar as perdas de produção. Inicialmente, foi realizada a avaliação do sistema de medidas e foram desenvolvidos os balanços de massa, energia, assim como a definição das premissas para o modelo. Foi realizada uma coleta de dados, verificação das premissas e avaliação de incerteza de medições. Foi construída uma simulação do processo no Aspen e o modelo de propriedades foi selecionado e verificado com dados experimentais. Os dados coletados foram usados na alimentação e validação da simulação. O modelo proposto se mostrou capaz de representar o processo e assim foi utilizado para avaliação de estratégias de aumento da utilização da unidade de hidrogênio. Os investimentos identificados para maximizar a utilização de hidrogênio foram detalhados em um plano de tecnologia e manutenção, com estudo de viabilidade econômica. Entre as diversas opções estudadas, recomenda-se a rota de investimentos onde foram inicialmente recuperados os principais equipamentos, torre de refrigeração e coluna de lavagem e resfriamento. Depois é proposta a troca do compressor, com ganho de maior flexibilidade operacional. A implementação desses investimentos resultará em economia financeira, relacionada ao aumento do uso de hidrogênio na geração de vapor e redução do uso de outros combustíveis.Submitted by Roseli Araujo (roseli.araujo@unifacs.br) on 2017-07-20T00:25:04Z No. of bitstreams: 1 Dissertação TATIANA DE FREITAS FERREIRA.pdf: 1943733 bytes, checksum: ee24ba4f3128ebc2b3963249716a8199 (MD5)Made available in DSpace on 2017-07-20T00:25:04Z (GMT). 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