Análise da perda de carga no escoamento de fluidos obtidos na reação de estireno

Abstract

O sistema de estudo desse trabalho corresponde às saídas das torres de destilação na etapa de separação dos produtos gerados na reação de estireno. Durante a operação normal da planta, a bomba de cada componente separado nas torres de destilação, fornece energia suficiente para os fluidos chegarem aos seus respectivos tanques de produto especificado. Quando a reação do estireno é cessada, os produtos separados são enviados a um tanque que alimenta as colunas de destilação, permitindo que os compostos fiquem recirculando, evitando assim a necessidade de parar estes equipamentos. Os operadores da planta relatam que os fluidos da torre de separação de benzeno e tolueno não conseguem chegar até esse tanque. Diante dessa constatação, este trabalho teve como objetivo realizar o estudo desse sistema, calculando a energia mecânica necessária para enviar os fluidos até o tanque mencionado, assim como apresentar alternativas que permitam essa manobra. Para isso, foi realizado um levantamento das especificações das tubulações e acessórios presentes ao longo do sistema de estudo, e com base nas informações coletadas foram calculadas as diversas quedas de pressão nos trechos entre a bomba de cada componente e o tanque. A queda de pressão nos trocadores de calor presentes no sistema foi obtida pelo método de Kern e, no caso do lado do casco em trocadores casco e tubo, o método de Bell-Delaware foi utilizado. Os resultados teóricos mostram que todas as correntes possuem energia para chegar ao tanque; entretanto, a corrente de tolueno possui, dependendo do nível do tanque, um pequeno excesso de pressão, entre 4,1 E+4 Pa a 2,4 E+4 Pa, que possibilitaria o transporte desse fluido. Devido aos possíveis erros envolvidos nos cálculos, considerações equivocadas e à pequena pressão excedente do tolueno, é possível que não seja factível o escoamento desse fluido, corroborando com aquilo que é observado na prática.

The pipes studied in this work are located at the outflow of the distillation towers responsable for the separation of the reaction styrene products. During normal plant operation, the pumps supply enough energy for the fluids to reach their respective product tanks. However, when the styrene reaction is shutdown, the products are sent to a tank that feeds the distillation towers, allowing the recirculation of compounds, thus avoiding the stop of the distillation equipment. The operators reported that the benzene and toluene from the separation tower can not reach the tank. So, the focus of this work is calculate the energy needed to send the fluids to the tank, as well as to present alternatives that allow the correct operation. Based on the data of the piping and accessories specifications, the pressure drop in the lines between the pump of each component and the tank was calculated. The pressure drop in the heat exchangers was obtained using the Kern method. For shell and tube heat exchangers, the Bell-Delaware method was also used. Theoretical results showed that all streams have enough energy to reach the tank. However, depending on the tank level, the toluene stream has a small overload between 4.1 E+4 Pa to 2.4 E+4 Pa that would allow the transport of this fluid. Due to the possible calculation errors, misguided considerations and the small plus pressure in the toluene line, it is possible that the send of this fluid is not feasible.