Estudo do desempenho e avaliação de melhorias de um ciclone para remoção de finos em um processo petroquímico

Abstract

Ciclones são equipamentos utilizados para separar misturas heterogêneas, como uma corrente sólido-gás. A separação dos materiais ocorre a partir da força centrífuga que promove um caminho espiralado jogando as partículas sólidas para a parede e direcionando o gás para o topo do equipamento. O objetivo deste trabalho foi avaliar a performance e identificar melhorias em dois ciclones localizados em plantas petroquímicas. Os equipamentos estudados demonstraram cenários de obstrução no fundo e arraste de sólidos pelo topo, levando a presença de partículas finas nos equipamentos a jusante dos ciclones. Para avaliação, foi realizado amostragem granulométrica com o objetivo de verificar o tamanho das partículas que adentram os equipamentos, também foi verificado a velocidade de arraste das partículas, bem como a velocidade mínima de fluidização. Ainda, determinou-se a eficiência de coleta com base nas equações de Lapple. A eficiência de coleta individual dos equipamentos indicou boa performance para partículas de 74 μm, entretanto a experiência na planta indica arraste de finos na área, por isso verificou-se, através de amostra acumulada no fundo do ciclone por 1 hora, uma eficiência global de 75%. Com base nos testes realizados na planta e a eficiência global estimada, verificou-se que os ciclones arrastam mais sólidos do que o projetado originalmente. Isso está relacionado com o fato de a geometria dos equipamentos não estar adequada e desrespeita as restrições para impedir arraste direto das partículas junto ao gás. Além disso, a velocidade de entrada e carga de sólidos foi reduzida desde a partida das plantas, afetando a força centrifuga que promove a separação sólido-gás.

Cyclones are equipment used to separate heterogeneous mixed, such as a solid-gas stream. The separation of materials occurs from the centrifugal force that promotes a spiral path throwing particles to the wall and directing the gas to the top of the equipment. The objective of this work is to evaluate the performance and identify improvements in two cyclones plants used in petrochemical plants. The equipment studied showed scenarios of obstruction at the bottom and dragging of solids from the top, leading to the presence of fine particles in the equipment downstream of the cyclones. For evaluation, granulometric samples was realized with the objective of check particles size that enter the equipment. The drag velocity of the particles was also verified, as well as the minimum fluidization velocity. Furthermore, the collection efficiency was determined based on the Lapple models. The partial collection efficiency indicates good performance to particles of 74 μm, however the plant experience shows fines drag in the area, through the sample test accumulated for 1-hour in the cyclone bottom, it was possible to verify a global efficiency of 75%. Based on the plant testes and the estimated global efficiency, cyclones have been dragging more particles to the top than originally projected. This is related to the fact that the geometry of the equipment is not adequate, and it is disrespecting restrictions to prevent direct dragging of particles along with the gas. In addition, the inlet velocity and solids loading were reduced since the plants started, affecting the centrifugal force that promotes solid-gas separation.