Apresentação, validação e análise do projeto de um sistema para recuperação de energia e redução de emissão de gases produto de combustão em uma planta petroquímica

Abstract

Esta dissertação faz a apresentação de um projeto cujo objetivo principal consistia na redução de custos com combustíveis, ou com recursos naturais de um modo geral, destinados à geração de vapor em uma indústria petroquímica, bem como, faz também a validação e uma análise crítica deste projeto. Como conseqüência direta desta redução de consumo de combustíveis também houve uma significativa diminuição de emissão de gases produtos de combustão por parte da empresa. Levando em conta esta redução de consumo de recursos naturais (combustíveis provenientes de fontes não renováveis e água industrial), e a diminuição de emissão de gases poluentes (SOx, NOx, e principalmente CO2), o projeto poderia atualmente ser classificado como um projeto de “ecoeficiência” ou de “sustentabilidade”. A melhoria do processo foi lograda através da recuperação de parte da energia interna ou da entalpia dos gases de descarga de um compressor centrífugo de grande porte que fazia parte do sistema de resfriamento do reator principal de polimerização de uma planta de polipropileno. Esta entalpia recuperada foi utilizada para o pré-aquecimento da água de alimentação da caldeira, por meio de um sistema relativamente simples de troca térmica entre estes dois fluidos. Como a taxa de energia a ser recuperada era grande considerando as vazões das correntes envolvidas, os trocadores de calor projetados para esta função (“recuperadores de energia”) precisaram ser construídos com dois passes no lado do casco e oito passes no lado dos tubos. Estes “recuperadores de energia” foram dimensionados e especificados utilizando-se o Método da Universidade de Delaware (“Método de Bell”), adaptando-se o procedimento convencional de cálculo exposto na literatura especializada para o caso de trocadores de calor com dois passes no lado do casco. Os resultados desta adaptação podem ser considerados bastante satisfatórios quando comparados com os dados experimentais ou resultados práticos obtidos após a instalação e início de operação dos equipamentos. Esta compatibilidade entre resultados de cálculo utilizando as adaptações no “Método de Bell” para o caso de trocadores com dois passes no lado do casco e resultados experimentais pode ser considerada uma validação do método com as mencionadas adaptações. Com a implementação do sistema de recuperação de energia que requereu um investimento relativamente baixo (US$ 191 mil ou cerca de US$ 450 mil em termos atuais) obteve-se não somente uma significativa redução nos custos variáveis de produção (cerca de US$ 440 a 510 mil/ano em termos atuais), em função da diminuição do consumo de recursos naturais (aproximadamente 1,08 mil t de óleo combustível/ano, ou 1,25 milhões de Stdm3 de gás natural/ano e ainda 21 mil m3 de água industrial/ano), mas também uma considerável diminuição na emissão de gases causadores do “efeito estufa” (da ordem de 2,5 a 3,5 mil t de CO2/ano) e de demais gases poluentes (cerca de 0,5 até 2,6 t de NOx /ano e até 11 t de SO2/ano), sendo as variações dos valores de redução de emissão de gases produto de combustão função do tipo de combustível considerado (maior valor sempre relativo à consideração de utilização de óleo combustível). Em função desta redução de emissão de CO2, nos dias atuais este projeto também resultaria em vantagens para a empresa relativas a obtenção de “créditos de carbono”, estimados em cerca de US$ 10 a 14 mil/ano.