doctoralThesis
Concepção preliminar de um processo petroquímico e seu estudo de viabilidade técnica e econômica
Autor
LIRA, Rodrigo Lucas Tenório Calazans de
Institución
Resumen
Com o intuito de contribuir científicamente com as pesquisas em desenvolvimento na área de processamento de gás natural e energia, foi proposto um processo para a obtenção de etanol e H₂ a partir da conversão catalítica do gás natural em um acoplamento com a unidade de processamento da biomassa, com intuito de desenvolver uma unidade que seja uma concepcção preliminar um processo que envolva a união de uma refinaria com uma biorefinaria, gerando um processo global de matriz energética diversa, produtiva e economicamente viável. O processo foi estudado através de experimentos computacionais com o apoio do software comercial ASPEN HYSYS, utilizando como base a literatura e as experiências industriais atuais que permitiu a concepção da unidade industrial e de sua viabilidade econômica préliminar utilizando o critério do Lucro do Empreendimento. No desenvolvimento do processo, foram simuladas unidades de reforma de metano, gaseificação, síntese de etanol e também uma unidade de fermentação visando um processo sustentável energeticamente e ambientalmente. O processo de otimização produtiva e econômica foram feitos utilizando a técnica SQP (Sequential Quadratic Programming), considerada um dos melhores métodos de minimização e que trabalha com restrições de igualdade e de desigualdade. A otimização produtiva foi feita com base nas identificações das variáveis críticas estudadas e identificadas na análise de sensibilidade das unidades envolvidas, visando aumento da produção de etanol e H₂, já o desempenho econômico préliminar previsto para o processo em fase de projeto foi avaliado através de critérios expressos por funções do tipo Lucro e Custo com base nas correlações de ISBL (Custo de Investimento dos Equipamentos) junto com o índice de Marshall & Swift. Os resultados apresentados incluíram alta produção a nível industrial e uma qualidade alta de etanol, superior aos 8,5% v/v e alta vazão de hidrogênio. O processo apresentou também uma viabilidade econômica que resultou em um lucro liquido com capacidade de aumento de 50% em relação as condições normais de operação e de redução de custos em 45% considerando altas cargas tributárias. Os resultados na concepção preliminar do processo apresentaram confiabilidades na química e termodinâmica industrial e respeitaram fundamentos econômicos, ficando a cargo de decisões e critérios de mercado como a unidade deve operar, com aplicações variadas dependendo da demanda de energia exigida e o tipo de produção desejada. CAPES CNPq In order to contribute scientífically to research in the area of natural gas and energy processing, a process was proposed to obtain ethanol and from the catalytic conversion of natural gas into a bottling with a biomass processing unit. The purpose to develop a unit that is a preliminary design process involving a refinery system with a biorefinery, generating a diverse, productive and economically viable global energy matrix process. The process was studied through computational experiments with the support of commercial software ASPEN HYSYS, using as basis the literature and as current industrial experiments that allowed a conception of the industrial unit and its economic viability, requiring the Enterprise Profit criterion. In the development of the process, methane reforming units, gasification, ethanol synthesis and also a fermentation unit aiming at an energetically sustainable process and environment were simulated. The productive and economical optimization process uses the SQP (Quadric Sequential Programming) technique, one of the best methods of minimization and that works with restrictions of equality and inequality. An optimization produced based on the identifications of the crítical variables studied and identified in the sensitivity analysis of the involved units, aiming to increase the production of ethanol and H₂, already the previous economic performance predicted for the process in the project phase to be evaluated. expressed by Profit and Cost functions based on the ISBL (Equipment Investment Cost) correlations together with the Marshall & Swift index. The indicated results include high industrial production and high ethanol quality, higher than 8.5% v / v and high hydrogen flow. The proposed process is also an economic feasibility that resulted in a net profit with capacity of 50% increase over normal operating conditions and cost reduction in 45% considering high tax loads. The results in the preliminary design of the process presented reliabilities in the chemistry and thermodynamics industrial and concerning the economic fundamentals, being a load of decisions and criteria of the market as a unit of operational development, with varied applications depending on the required energy demand and the type of production desired.