Análise energética de uma coluna fracionadora de eteno

Abstract

Ao longo dos últimos anos, a indústria petroquímica vem observando sucessivas reduções no preço de um de seus principais produtos, o eteno. Tal cenário acaba pressionando as margens de lucratividade das empresas produtoras, tornando necessário empregar esforços para reduzir os custos de produção, com o intuito de minimizar o impacto financeiro causado pela redução das margens de lucratividade. Dentro desse cenário, e considerando o elevado consumo de energia na produção de petroquímicos de primeira geração, a aplicação de ferramentas de melhoria operacional pode exercer um impacto positivo no aumento de eficiência dos processos produtivos. A destilação, principal processo industrial de separação de misturas, é largamente utilizada dentro da cadeia produtiva do eteno, e foi a operação unitária escolhida para que fossem aplicadas as técnicas apresentadas no decorrer desse trabalho, devido ao seu elevado consumo energético. Nesse estudo, foram aplicadas metodologias de análise termodinâmica e energética em uma coluna fracionadora de uma mistura contendo eteno, etano e, em menores quantidades, propeno, metano e hidrogênio. As análises envolveram a simulação do sistema no software Aspen Plus V10, e posteriormente foram elaborados perfis de exergia para diferentes condições de operação. Uma peculiaridade do sistema em questão é a presença de um pumparound, que utiliza uma corrente oriunda do processo para referver uma porção intermediária da coluna de destilação. Os efeitos desse refervedor na coluna foram um dos principais interesses do estudo em questão, visto que o fornecimento de energia nesse trocador em detrimento do refervedor de fundo pode resultar em uma menor perda de exergia na coluna e em redução do consumo energético global da unidade, por meio da integração energética entre diferentes correntes do processo. Além disso, foram elaboradas curvas de performance para a coluna de destilação, com o objetivo de auxiliar na determinação das condições de operação ótimas para diferentes cenários operacionais. As curvas foram obtidas através de análises de sensibilidade realizadas através do software Aspen Plus V10, para diferentes valores de vazão de alimentação, pressão de operação e razão de recuperação. Através da aplicação das metodologias acima descritas, foi possível identificar oportunidades de aumento da eficiência termodinâmica da coluna em aproximadamente 10% através do uso do pumparound em detrimento do refervedor de fundo. Já as curvas de operação revelaram um potencial de redução no consumo de energia da coluna, por meio de uma redução na vazão de refluxo em mais de 30%, quando utilizado como base de comparação os valores observados na operação do equipamento.