Diogo Luiz de Oliveira

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA Estudo sobre a viabilidade da operação de uma coluna de destilação piloto com petróleo leve (coluna situada no LCP/EQA/UFSC e construída com ajuda financeira do PRH-34) Diogo Luiz de Oliveira Florianópolis, Março de 2009

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUIMICA E ENGENHARIA DE ALIMENTOS COORDENADORIA DE ESTÁGIO/EQA FICHA DE AVALIAÇÃO DE RELATÓRIO DE ESTÁGIO 1. DADOS DO ESTAGIÁRIO Nome: Diogo Luiz de Oliveira N. Matrícula: Curso: Engenharia Química Departamento: Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos 2. DADOS DO ESTÁGIO Período: 01/10/2008 a 31/01/2009 Duração:... Horas:... Atividades Envolvidas: 1. Simular a coluna de destilação situada no LCP/EQA/UFSC operando com o petróleo Merluza utilizando o software comercial Hysys. 2. Avaliar a viabilidade de a coluna destilar o petróleo escolhido 3. Por meio dos parâmetros encontrados nas simulações, fazer um estudo das modificações que devem ser realizadas para que a coluna possa operar com o petróleo pré-determinado. Supervisor de Estágio na Empresa: Ariovaldo Bolzan 3. DADOS DA EMPRESA Empresa: Laboratório de Controle de Processos Endereço: Campus universitário Caixa Postal 476, Bairro: Trindade Fone: (48) Cidade: Florianópolis Estado: SC Ramo de Atividade: Controle de processos 4. AVALIAÇÃO Conceito (00-10)... Supervisor da UFSC (Nome Completo):... Assinatura do Supervisor da UFSC:... Coordenador de Estágios (Nome Completo):... Enquadramento concedido: ( ) Curricular Obrigatório ( ) Não-Obrigatório Florianópolis,...de...de... 1

3 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUIMICA E ENGENHARIA DE ALIMENTOS COORDENADORIA DE ESTÁGIO/EQA AVALIAÇÃO DO ESTÁGIO (Para uso do Supervisor) 1. IDENTIFICAÇÃO: Nome: Diogo Luiz de Oliveira N de Matrícula: Fase: 10 Curso: Engenharia Química Coordenador de Estágios: José Antônio Mossmann Nome do Supervisor: Ariovaldo Bolzan Local do Estágio: Laboratório de Controle de Processos Endereço: Campus universitário Caixa Postal 476, Bairro: Trindade Fone: (48) Cidade: Florianópolis Estado: SC 2. AVALIAÇÃO (Nota de 01 a 10) Conhecimentos Gerais:... Conhecimentos específicos:... Assiduidade:... Criatividade:... Responsabilidade:... Iniciativa:... Disciplina:... Sociabilidade:... Média:... Outras Observações: Data da Avaliação:.../.../ Assinatura do Supervisor 2

4 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO - CTC DEPARTAMENTO DE ENG. QUÍMICA E ENG. DE ALIMENTOS - EQA PROFESSOR ORIENTADOR: Ariovaldo Bolzan ESTAGIÁRIO (A): Diogo Luiz de Oliveira Estudo sobre a viabilidade da operação de uma coluna de destilação piloto com petróleo leve (coluna situada no LCP/EQA/UFSC e construída com ajuda financeira do PRH-34) RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR I EMPRESA: Laboratório de Controle de Processos PERÍODO DE REALIZAÇÃO: Outubro de 2008 a Janeiro de 2009 TOTAL DE HORAS: 720 NOME DO (A) SUPERVISOR (A): Ariovaldo Bolzan FUNÇÃO: Professor FORMAÇÃO PROFISSIONAL: Engenheiro Químico 3

5 Florianópolis Março de 2009 AGRADECIMENTOS Ao Laboratório de Controle de Processos e à Fundação de Ensino de Engenharia em Santa Catarina, por ter me oferecido a oportunidade de realizar o estágio e ao suporte oferecido ao longo deste período. Aos professores Ariovaldo Bolzan e Ricardo Antonio Francisco Machado pelo apoio e idéias que contribuíram para o desenvolvimento do trabalho. Aos colegas de trabalho, Ana Paula Menegelo, Cintia Marangoni, Iaçanã Parisotto, Joel Teleken e Leandro Werle, pelas sugestões feitas ao longo do estágio e, principalmente, pelo convívio e amizade. A todos os colegas do LCP pela ajuda e atenção que me deram e pelas dúvidas esclarecidas. Aos meus pais, Edison e Maria de Fátima de Oliveira, por todo suporte e apoio durante toda a minha formação. A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombusííveis (ANP) e a Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), pelo o apoio financeiro fornecido através do Programa de Recursos Humanos da ANP para o Setor do Petróleo e Gás (PRH-34 ANP/MCT). 4

6 ÍNDICE RELATÓRIO DE ESTÁGIO... Erro! Indicador não definido. Laboratório de Controle de Processos... Erro! Indicador não definido. AGRADECIMENTOS...4 ÍNDICE...5 LISTA DE FIGURAS DESCRIÇÃO DO LOCAL DE ESTÁGIO A FEESC Departamento de Eng. Química e Eng. De Alimentos Laboratório de Controle de Processos OBJETIVOS O PETRÓLEO Origem e composição química As reservas de petróleo Refino Processos de Refino Destilação Atmosférica e Destilação a Vácuo Craqueamento Polimerização Alquilação Dessulfurização Dessalinização e Desidratação Hidrogenação Produtos Derivados do Petróleo DESTILAÇÃO Métodos de Destilação Colunas de Destilação

7 4.3 Estrutura Interna Transferência de Massa Restrições Restrições hidráulicas Restrições na separação Restrições na transferência de calor Restrições de temperatura e pressão Destilação aplicada ao setor petroquímico DESCRIÇÃO DA COLUNA DE DESTILAÇÃO PILOTO ATIVIDADES DESENVOLVIDAS Validação das Simulações Simulações com Petróleo Caracterização do Óleo Simulações Informações e Resultados das Simulações Modificações da Unidade CONCLUSÕES...45 BIBLIOGRAFIA

8 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Fracionamento do petróleo e seus subprodutos...1 Figura 2: Montagem de laboratório para destilação diferencial...23 Figura 3: Esquema de uma destilação Flash...23 Figura 4: Esquema de uma coluna de destilação simples...25 Figura 5: Esquema do funcionamento dos pratos numa coluna de destilação...26 Figura 6: Unidade piloto...30 Figura 7: Prato perfurado existente em cada módulo...31 Figura 8: Vista superior dos módulos com detalhamento do prato (a) Com resistência elétrica, (b) Convencional...31 Figura 9: Trocador de calor utilizado no refervedor da coluna de destilação Figura 10: Parte superior da unidade com vista interna do condensador e externa deste equipamento e do acumulador...33 Figura 11: Sensor de temperatura utilizado...33 Figura 12: Tela do software Hysys utilizado para realizar as simulações do processo Figura 13: Perfil de Temperatura - Simulação etanol/água...36 Figura 14: : Perfil de Temperatura - Experimental etanol/água...36 Figura 15: Caracterização do petróleo utilizado...38 Figura 16: Visualização do PFD Hysys...39 Figura 17: Composição PEV do produto de topo...41 Figura 18: Perfil de Temperatura da simulação com petróleo...42 Figura 19: Vista atual da Coluna de Destilação

9 A Fundação de Ensino de Engenharia em Santa Catarina FEESC surgiu através da parceria entre a CELESC Centrais Elétricas de Santa Catarina S/A, com a UFSC Universidade Federal de Santa Catarina, ELETROBRÁS Centrais Elétricas Brasileiras S/A e ELETROSUL Centrais Elétricas do Sul do Brasil S/A, para se estabelecer junto à Escola de Engenharia Industrial (atual Centro Tecnológico da Universidade Federal de Santa Catarina UFSC). A FEESC foi reconhecida como instituição de Utilidade Pública, através da Lei de 07/04/69, publicado no Diário Oficial do Estado nº de 05/05/69. Dez anos depois, celebrou-se o convenio com a UFSC, visando à implantação de uma livraria e papelaria no Campus Universitário, que passou a operar com a denominação comercial de LIVRARIA CONVIVÊNCIA. 8

10 Disposta a responder aos desafios da era do conhecimento, a FEESC oferece soluções apropriadas às necessidades das organizações, sejam elas públicas ou privadas, propiciando, através de sua atuação, uma efetiva interação Universidade- Empresa. Para isso possui como objetivos: 1. Captar e gerir projetos de pesquisa, ensino e extensão, no âmbito da UFSC, prioritariamente nas áreas de atuação do Centro Tecnológico da UFSC. 2. Estimular e promover a realização de estudos, pesquisas e programas de capacitação, a consultoria técnica de alto nível e a prestação de serviços técnicos. 3. Promover a criação e manutenção de cursos de formação, atualização, aperfeiçoamento e pós-graduação. 4. Promover a integração ao mercado de trabalho de alunos de instituições de ensino médio e superior. 5. Conceder bolsas de estudo, pesquisa e extensão, destinadas a alunos e servidores de instituições de ensino e pesquisa, nos termos da legislação em vigor. 6. Colaborar com outras áreas da Universidade, em casos especiais, no apoio as atividades de ensino, cultura, pesquisa e extensão. A FEESC tem como missão promover o desenvolvimento científico, tecnológico, econômico e social, por meio da pesquisa, do ensino e da transferência de conhecimento. Assim, determinada a responder aos desafios da era do conhecimento, por meio da busca de soluções tecnológicas apropriadas às necessidades de entidades públicas ou privadas, a FEESC promove a realização de pesquisas e estudos aprofundados, a consultoria técnica de alto nível e a capacitação de recursos humanos. Fundamentada na excelência da Universidade Federal de Santa Catarina, especialmente do Centro Tecnológico, a Fundação tem levado à sociedade brasileira o que de melhor é desenvolvido nos laboratórios universitários, nas áreas de engenharia, arquitetura e urbanismo, ciências da computação e estatística. 9

11 Estas áreas formam uma comunidade acadêmica reconhecida pela alta qualidade do ensino, das pesquisas e pela capacidade de promover intercâmbios e convênios, levando a universidade a derrubar fronteiras.!"# $" % O Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos (EQA) foi criado pela portaria 700/83 de 20/12/83. As bases para seu surgimento se iniciaram em 1979 com a admissão das primeiras turmas de Engenharia Química (março/79) e Engenharia de Alimentos (agosto/79). O período compreendido entre 1980 e 1984 se caracterizou pelos trabalhos de estruturação dos cursos. Desde sua criação, o EQA fez a opção da contratação do maior numero possível de docentes em tempo integral e dedicação exclusiva. Hierarquicamente, o Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos está vinculado ao Centro Tecnológico que é uma das doze unidades universitárias que compõem a UFSC. O departamento compreende dois cursos de graduação (Engenharia Química e Engenharia de Alimentos) e quatro de pósgraduação (Mestrado em Engenharia Química e em Engenharia de Alimentos e Doutorado em Engenharia Química e Engenharia de Alimentos). O curso de Pós-Graduação em Engenharia Química tem como área de concentração o desenvolvimento de processos químicos e biotecnológicos e foi criado com o objetivo de formar docentes, pesquisadores e profissionais, altamente qualificados, capazes de contribuir para o desenvolvimento e criação de novas tecnologias adequadas à realidade do país. O programa conta com seis linhas de pesquisa, listadas a seguir: 1. Engenharia de Reações Químicas e Desenvolvimento de Materiais; 2. Engenharia Genômica e Biomédica; 3. Fenômenos de Transporte e Meios Porosos; 4. Modelagem, Otimização e Controle de Processos; 5. Processos Biotecnológicos; 6. Termodinâmica e Processos de Separação; 10

12 O Programa da Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos abrange os seguintes temas de pesquisa: 1. Desenvolvimento, Otimização e Controle de Processos; 2. Produção de Aroma e Polímeros por Via Biotecnológica; 3. Desenvolvimento de Tecnologias Limpas; 4. Transferência de Calor e Massa Aplicada; 5. Reologia e Propriedades Físicas de Alimentos; 6. Secagem e Desidratação de Alimentos; 7. Resfriamento e Congelamento de Alimentos; 8. Processos de Separação com Membranas; 9. Extração Supercrítica de Produtos Naturais; 10. Desenvolvimento de Biofilmes de Amido e Proteínas; 11. Desenvolvimento de Novos Produtos; A missão do EQA consiste em promover o desenvolvimento cientifico e tecnológico da Engenharia Química e Engenharia de Alimentos e a função social do engenheiro, através do ensino, pesquisa e extensão, buscando suprir as demandas da sociedade e a melhoria da qualidade de vida. & '("$)#%%% O LCP surgiu como uma necessidade natural para atender, inicialmente, a formação dos alunos de graduação dos cursos de Engenharia de Alimentos e Engenharia Química. Atualmente o LCP atende alunos de diversos programas de graduação e pós-graduação da UFSC em função do seu caráter multidisciplinar. O Laboratório de Controle de Processos foi fundado em 1987 no então Departamento de Engenharia Química ENQ, atual Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos EQA por iniciativa do Prof. Ariovaldo Bolzan em função de seus trabalhos de doutorado junto ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química PEQ da Coordenação dos Programas de Pós-Graduação em Engenharia COPPE da Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ. Em 1996, o Prof. Ricardo Antonio F. Machado, então doutorando do Programa de Engenharia Química da COPPE/UFRJ, ingressa na UFSC como professor do 11

13 quadro permanente. Em 1997 o Prof. Nestor Roquero, então professor do Departamento de Engenharia Química da Escola de Química da UFRJ, solicita transferência para a UFSC, a qual é concedida no mesmo ano. Ambos passam a atuar junto ao LCP. Desde então, com um maior número de professores pesquisadores do quadro permanente da UFSC, o LCP vêm colaborando e participando do desenvolvimento cientifico e tecnológico em diversas áreas de conhecimento. Atualmente atuam no laboratório os professores Dr. Ariovaldo Bolzan, Dra. Claudia Sayer, Dra. Mara Gabriela Novy Quadri, Dr. Marintho Bastos Quadri, Dr. Pedro Henrique Hermes de Araújo e Dr. Ricardo Antonio Francisco Machados Os objetivos do LCP podem ser definidos como: Gerar competência e bases de conhecimento no desenvolvimento, otimização, implantação e controle de processos com o propósito de desenvolver soluções e inovações tecnológicas (produtos e serviços) que representem vantagens competitivas para nossos parceiros e, ao mesmo tempo, formar alunos de graduação e pós-graduação altamente qualificados para o mercado de trabalho e instituições de ensino e pesquisa. O LCP dispõe de recursos tecnológicos computacionais avançados, equipamentos para análises físico-químicas e várias plantas piloto para desenvolvimento e testes de estratégias de controle e também de processos e produtos. Buscando uma melhor estruturação de suas atividades, foram estabelecidas cinco divisões de trabalho no grupo de pesquisa, que seguem listadas abaixo: 1. Divisão química e de processos de polimerização, que dispõe de uma estrutura completa para análise em bancada, além de equipamentos específicos para caracterização de polímeros; 2. Divisão de processos piloto e de produtos acabados, que dispõe dos principais processos e equipamentos de uma planta de processos químicos, todos operando com sistemas de supervisão e controle; 3. Divisão de engenharia de software, tratamento de sinais, aquisição de dados, controle e otimização, possuindo suporte computacional avançado e software comerciais de simulação de processos e supervisão de plantas; 12

14 4. Divisão de soluções e produtos para a indústria de petróleo e gás natural, dispondo de uma estrutura para a análise em interface água-óleo e destilação; 5. Divisão de processos de extração e fracionamento em meio supercrítico, contendo uma planta completa para extração de óleos essenciais. Estas dependências são divididas em: 1. Sala de reuniões; 2. Laboratório Químico; 3. Planta piloto (contendo os principais processos e equipamentos de uma planta de processos químicos, todos operando com sistemas de supervisão e controle de processos); 4. Unidade de supervisão e controle; 5. Unidade de extração e fracionamento em meio supercrítico; 6. Estações de trabalho; 7. Casa das bombas; 8. Central de ar comprimido e de geração de vapor 9. Unidade piloto de destilação; O LCP sedia o Grupo de Automatização, Otimização e Controle de Processos e também compõe o Grupo de Extração Supercrítica - GET. No ano de 2001, em uma parceria com o Departamento de Automação e Sistemas e com o Laboratório de Metrologia do Departamento de Engenharia Mecânica, mantém um programa de formação de recursos humanos nas áreas de petróleo e gás natural financiado pela Agência Nacional de Petróleo. O programa oferece bolsas de pós-graduação (mestrado e doutorado) e de iniciação científica formando profissionais com uma forte ênfase em petróleo e gás natural. O grupo de colaboradores que desenvolve atividades junto às suas dependências é composto por alunos de graduação, pós-graduação e professores da UFSC. Atualmente o laboratório conta com mais de 70 profissionais desenvolvendo trabalhos nas mais diversas áreas. 13

15 A simbologia utilizada pelo LCP representa a formação de profissionais baseados em um sólido conhecimento fenomenológico que os leva à compreensão dos fenômenos básicos até a obtenção de uma formação diferenciada, porém com uma ampla visão de mercado tornando-se habilitados a atuar em diversas áreas com grande competência, desenvoltura e seriedade. *+, O objetivo principal do estágio é, através de simulações computacionais, verificar a viabilidade da coluna de destilação piloto situada no LCP/EQA/UFSC operar destilando um petróleo leve de origem brasileira. Os objetivos específicos são: Simular a coluna de destilação operando com um petróleo leve de origem brasileira utilizando o software comercial Hysys. Avaliar a viabilidade de a coluna destilar o petróleo escolhido. Por meio dos parâmetros encontrados nas simulações, fazer um estudo das modificações que devem ser realizadas para que a coluna possa operar com o petróleo pré-determinado. 14

16 Este estágio foi realizado na área de petróleo e gás, através do desenvolvimento de simulações computacionais utilizando o software comercial Hysys e também através de atividades na unidade experimental piloto de destilação, situada no Laboratório de Controle de Processos do Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos da Universidade Federal de Santa Catarina. & )- & " # %"./0!"# O petróleo é uma substância oleosa, inflamável, geralmente menos densa que a água, com cheiro característico e coloração que pode variar desde incolor ou castanho claro até preto. Em sua forma bruta é um combustível fóssil formado pelo processo de decomposição de matéria orgânica, restos vegetais, algas, alguns tipos de plâncton e restos de animais marinhos. O petróleo bruto é o ponto de partida para muitas substâncias diferentes porque contém hidrocarbonetos, na sua maioria alifáticos, alicíclicos e aromáticos. Também pode conter quantidades pequenas de nitrogênio, oxigênio, compostos de enxofre e íons metálicos, principalmente de níquel e vanádio. Duas características são importantes nos hidrocarbonetos: 15

17 Contêm muita energia. Muitos dos produtos derivados de petróleo bruto como a gasolina, óleo diesel, parafina sólida e assim por diante são úteis graças a essa energia; Podem ter formas diferentes. O menor hidrocarboneto é o metano (CH 4 ), um gás mais leve que o ar. Cadeias mais longas contêm cinco carbonos ou mais e são líquidos; já nas cadeias muito longas há hidrocarbonetos sólidos, como a cera. Ao ligar quimicamente cadeias de hidrocarbonetos artificialmente, obtemos vários produtos, que vão da borracha sintética até o náilon. O petróleo é um recurso natural abundante, porém sua pesquisa envolve elevados custos e complexidade de estudos. É também atualmente a principal fonte de energia. Serve como base para fabricação dos mais variados produtos, dentre os quais destacam-se: benzinas, óleo diesel, gasolina, alcatrão, polímeros plásticos e até mesmo medicamentos. Já provocou muitas guerras, e é a principal fonte de renda de muitos países, sobretudo no Oriente Médio. & %%1%($ Certas condições geológicas especiais determinaram a distribuição do petróleo em nosso planeta de maneira não-homogênea. Existem no mundo algumas áreas que reuniram características excepcionais da natureza que permitiram o aparecimento do petróleo. O melhor exemplo disso é o Oriente Médio. Lá estão cerca de 70% das reservas mundiais de óleo e 36% das reservas de gás natural. No Brasil, cerca de 85% das reservas estão localizadas na bacia de Campos, no estado do Rio de Janeiro. && 2" O óleo cru extraído do poço não tem aplicação direta. A sua utilização ocorre por meio de seus derivados. Para que isso ocorra, o petróleo é fracionado em seus diversos componentes através do refino ou destilação fracionada. Este processo aproveita os diferentes pontos de ebulição das substâncias que compõem o petróleo, separando-as e convertendo em produtos finais. 16

18 Conhecer a qualidade do petróleo que vai ser destilado é imprescindível para os processos de refino, porque, dependendo da sua composição química e do seu aspecto, serão produzidos tipos distintos de derivados em proporções diferentes. Petróleo mais leve produz maior volume de gasolina, GLP e naftas (produtos leves); qualidades mais pesadas produzem mais óleos combustíveis e asfaltos; tipos com densidade intermediária produzem derivados médios, como o óleo diesel e o querosene, por exemplo. &3 )#%%%2" Os processos normalmente empregados nas refinarias modernas para o processamento do petróleo (óleo cru) são: destilação, cracking ou craqueamento, polimerização, alquilação, dessulfurização, dessalinização, desidratação e hidrogenação. &3 %"$./ %24"# %"$./,5# O petróleo, proveniente dos tanques de armazenamento, é pré-aquecido e introduzido numa torre de destilação atmosférica. Os derivados deste fracionamento são, principalmente, gás, GLP, nafta, gasolina, querosene, óleo diesel e resíduo atmosférico. Tais frações, retiradas ao longo da coluna em seus vários estágios de separação, deverão ser tratadas, para se transformarem em produtos finais, ou ser enviadas como matéria-prima para outros processos de refino, que as beneficiarão. O resíduo atmosférico, fração mais pesada obtida no fundo da torre de destilação atmosférica, após novo aquecimento, é submetido a um segundo fracionamento, agora sob vácuo, no qual são gerados cortes de gasóleos e um resíduo de vácuo, conhecido como óleo combustível. &3 0 Como a produção de petróleo não crescia no mesmo ritmo do mercado consumidor, foram realizados estudos no sentido de melhor aproveitamento dos 17

19 resíduos, levando a indústria ao craqueamento. Este processo quebra as moléculas de hidrocarbonetos pesados, convertendo-as em gasolina e outros destilados com maior valor comercial. Os dois principais tipos são o craqueamento térmico e o catalítico. O térmico utiliza calor e altas pressões para efetuar a conversão de moléculas grandes em outras menores e o catalítico utiliza um catalisador que é uma substância que facilita essa conversão, porém em condições de pressão mais reduzidas. Os catalisadores mais usados são: platina, alumina, bentanina ou sílica. &3& )$" "6./ Neste processo ocorre a combinação entre moléculas de hidrocarbonetos mais leves do que a gasolina com moléculas de hidrocarboneto de densidades semelhante. O processo tem como objetivo produzir gasolina com alto teor de octano (hidrocarboneto com oito carbonos), que possui elevado valor comercial. &33 $0 "$./ Assim como no processo de polimerização, há conversão de moléculas pequenas de hidrocarbonetos em moléculas mais longas, porém difere da polimerização porque neste processo pode haver combinação de moléculas diferentes entre si. A gasolina obtida por meio da alquilação geralmente apresenta um alto teor de octanagem, sendo de grande importância na produção de gasolina para aviação. &37 %% $2 "6./ Processo utilizado para retirar compostos de enxofre do óleo cru, tais como: gás sulfídrico, mercaptanas, sulfetos e dissulfetos. Este processo melhora a qualidade desejada para o produto final. &38 %%$""6./ %"./ Estes processos removem sal e água do óleo cru. Por meio dele o óleo é aquecido e recebe um catalisador. A massa resultante é decantada ou filtrada para retirar a água e o sal contidos no óleo. 18

20 &39 :"./ Processo desenvolvido para a transformação de carvão em gasolina. Por meio deste processo, as frações do petróleo são submetidas a altas pressões de hidrogênio e temperaturas elevadas, em presença de catalisadores. &7 ) % "1%)($ Os derivados do petróleo são obtidos em processos básicos de refinação: destilação atmosférica e a vácuo. Tanto são originados produtos acabados quanto componentes que entrarão na transformação e acabamento de outros. Os seguintes produtos são obtidos a partir do petróleo bruto: Gás de petróleo: usado para aquecer, cozinhar, fabricar plásticos Alcanos com cadeias curtas (de 1 a 4 átomos de carbono); Normalmente conhecidos pelos nomes de metano, etano, propano, butano ; Faixa de ebulição: menos de 40 C; São liquefeitos sob pressão para criar o GLP (gás liquefeito de petróleo); Nafta: intermediário que irá passar por mais processamento para produzir gasolina. Mistura de alcanos de 5 a 9 átomos de carbono; Faixa de ebulição: de 60 a 100 C; Gasolina: combustível de motores. Líquido; Mistura de alcanos e cicloalcanos (de 5 a 12 átomos de carbono); Faixa de ebulição: de 40 a 205 C; Querosene: combustível para motores de jatos e tratores, além de ser material inicial para a fabricação de outros produtos. Líquido; Mistura de alcanos (de 10 a 18 carbonos) e aromáticos; Faixa de ebulição: de 175 a 325 C; 19

21 Gasóleo ou diesel destilado: usado como diesel e óleo combustível, além de ser um intermediário para fabricação de outros produtos. Líquido; Alcanos contendo 12 ou mais átomos de carbono; Faixa de ebulição: de 250 a 350 C; Óleo lubrificante: usado para óleo de motor, graxa e outros lubrificantes. Líquido; Alcanos, cicloalnos e aromáticos de cadeias longas (de 20 a 50 átomos de carbono); Faixa de ebulição: de 300 a 370 C; Petróleo pesado ou óleo combustível: usado como combustível industrial, também serve como intermediário na fabricação de outros produtos. Líquido; Alcanos, cicloalcanos e aromáticos de cadeia longa (de 20 a 70 átomos de carbono); Faixa de ebulição: de 370 a 600 C; Resíduos: coque, asfalto, alcatrão, breu, ceras, além de ser material inicial para fabricação de outros produtos. Sólido; Compostos com vários anéis com 70 átomos de carbono ou mais; Faixa de ebulição: mais de 600 C; 20 Figura 1: Fracionamento do petróleo e seus subprodutos

22 3 Segundo Foust (1982) a destilação é um dos processos de separação mais amplamente utilizado na indústria química. É um método baseado no fenômeno de equilíbrio líquido-vapor de misturas, adequado para a purificação de misturas contendo duas ou mais substâncias líquidas, desde que as mesmas possuam volatilidades razoavelmente diferentes entre si. Na destilação, uma fase vapor entra em contato com uma fase líquida, e há transferência de massa do líquido para o vapor e vice-versa. O líquido e o vapor contém, em geral, os mesmos componentes, mas em quantidades relativas diferentes. O líquido está em ponto de bolha e o vapor em equilíbrio em ponto de orvalho. Há transferencia simultânea de massa do líquido pela vaporização, e do vapor pela condensação. O efeito final é o aumento do componente mais volátil no vapor, e do componente menos volátil no líquido. A maioria dos métodos utilizados durante o processo de purificação de misturas homogêneas baseia-se na destilação simples, que consiste na evaporação parcial da mistura líquida, a fim de separar seus componentes. As substâncias mais voláteis, isto é, com menor ponto de ebulição, vaporizam primeiro; ao passarem por um condensador, se liquefazem, sendo finalmente recolhidas em um tanque. Esse procedimento é valido para a purificação de líquidos com impurezas voláteis dissolvidas e para a separação de misturas cjujos componentes apresentam pontos de ebulição diferenciados. Quando os pontos de ebulição dos componentes de uma mistura são muito próximos, a destilação simples não permite uma boa separação, sendo necessário repetir o processo várias vezes. Este procedimento, denominado destilação fracionada, é muito utilizado no controle de teor alcoolico de bebidas tipo aguardente, como uísque, rum, gim e cachaça. Além disso, constitui o processo fundamental do refino de petróleo, para a obtenção de gasolina, querosene e demais derivados. A destilação tem algumas vantagens sobre os outros processos de separação. Não é necessária nehnuma substância (solvente) para efetivar a separação, facilidade 21

23 de instrumentação e controle automático, baixo custo de mão de obra e existência de equipamentos padrão. Porém a destilação não pode ser empregada em produtos termolábeis, além de ter necessiadade de condições extremas de temperatura e pressão, e em produtos com volatilidades muito próximas. Um exemplo de destilação que tem sido feito desde a antigüidade é a destilação de bebidas alcoólicas. A bebida é feita pela condensação dos vapores de álcool que escapam mediante o aquecimento de um mosto fermentado. Como o teor alcoólico na bebida destilada é maior do que aquele no mosto, caracteriza-se aí um processo de purificação. Na indústria moderna, o petróleo é um exemplo de mistura que deve passar por várias etapas de destilação antes de resultar em produtos realmente úteis ao homem: gases (um exemplo é o gás liquefeito de petróleo ou GLP), gasolina, óleo diesel, querosene, asfalto e outros. Também é utilizado nas indústrias farmacêuticas de vido à necessidade de alta pureza e valor agregado nos produtos, na inústria de cosméticos e na recuperação de solventes. O uso da destilação como método de separação disseminou-se pela indústria química moderna. Pode-se encontrá-la em quase todos os processos químicos industriais em fase líquida onde for necessária uma purificação. 3 ; 4% %"$./ Uma destilação pode ser conduzida através de divesos modos. Em geral os seguintes métodos podem ser considerados fundamentais (Perry, 1984): 1. Destilação diferencial, 2. Destilação de equilíbrio, 3. Destilação por arraste, 4. Destilação fracionada. A destilação diferencial consiste em apenas uma etapa de vaporização e condensação de forma descontínua. A carga líquida é colocada no refervedor e é aquecida até sua temperatura de ebulição. Imediatamente depois de produzido o vapor formado é removido através de um condensador. 22

24 Figura 2: Montagem de laboratório para destilação diferencial A destilação de equilíbrio, ou flash, pode operar em batelada ou contínuo. Normalmente, a corrente de alimentação (líquido) é aquecida num permutador de calor, passando depois por um flash adiabático que dá origem a duas correntes saturadas, uma de líquido e outra de vapor, em equilíbrio. O tanque flash permite facilmente a separação e remoção das duas fases. A Destilação Flash só permite um grau de separação razoável se a diferença de volatilidade entre os dois compostos a separar (A e B) for elevada. Figura 3: Esquema de uma destilação Flash Destilação por arraste é uma variação da destilação simples que consiste em injetar vapor vivo no refervedor invés de realizar o aquecimento através de um trocador de calor. Seu maior emprego é a vaporização de misturas com características 23

25 desfavoráveis de transferência de calor ou de líquido que se decompõem quando destilados normalmente à pressão atmosférica. Destilação fracionada ocorre com vários estágios, operando-se com vaporizações e condensações sucessivas em um único equipamento, a coluna de destilação. Melhores detalhes são apresentados na seção $ % %"$./ O equipamento que promove a transferência de massa e calor entre correntes líquidas e de vapor saturadas é a coluna de destilação. Esta é constituída por um recipiente cilíndrico dentro do qual se encontra uma série de pratos internos entre os quais circulam vapor e líquido em contracorrente. O material de alimentação que será separado em frações é introduzido em um ou mais pontos ao longo da coluna. Devido à diferença de gravidade entre as fases vapor e líquida, o líquido escorre abaixo da coluna, cascateando prato a prato, enquanto o vapor flui para cima da coluna, contatando o líquido em cada prato. As duas fases presentes em cada andar sofrem transferência de massa e calor e assume-se que se encontram em equilíbrio ao deixar o andar. Além do casco, a coluna de destilação possui um condensador e um refervedor localizados na base e no topo da coluna, respectivamente. A maior pressão é oriunda do refervedor, cuja função é produzir o vapor que sobe pela coluna. O líquido retirado no refervedor é conhecido como produto de cauda ou de fundo. O condensador condensa os vapores que chegam que chegam ao topo da coluna, que seguem para um acumulador; deste, parte retorna para o topo da coluna como refluxo e o restante é retirado como produto de topo. O refluxo é responsável pela corrente de líquido acima da alimentação, promovendo o resfriamento necessário para condensar o vapor que ascende à coluna, desta forma aumentando a eficiência da torre de destilação. Este procedimento de fluxo global de uma coluna destilação fornece contato contracorrente entre o vapor e o líquido em todos os pratos da coluna. As fases vapor e líquida alcançam o equilíbrio térmico e de pressão dependentes da eficiência de separação de cada prato. O componente mais leve tende a se concentrar na fase vapor, enquanto o mais pesado tende para a fase líquida. O resultado é uma fase 24

26 vapor que se torna mais rica em componentes mais leves que ascendem a coluna e uma fase líquida, mais rica em componentes pesados, que descenda a coluna. A separação global encontrada entre o destilado e o fundo depende principalmente das volatilidades relativas dos componentes, do número de pratos e da relação entre a taxa de fluxo da fase líquida para o vapor. Se a alimentação é introduzida em um certo ponto ao longo da coluna, esta é dividida em uma seção superior que é chamada freqüentemente de seção de retificação, e uma abaixo, chamada de seção de esgotamento. Figura 4: Esquema de uma coluna de destilação simples 25

27 3& % Na prática, o contacto entre fases em cada andar em equilíbrio é promovido fisicamente através dos chamados pratos da coluna de destilação, ou pelo recheio (colunas recheadas). Os tipos de prato diferem entre si na capacidade das taxas de escoamento do líquido ou do vapor. O prato mais simples utilizado é o perfurado. Em cada prato o sistema atinge o equilíbrio porque parte do componente menos volátil condensa do vapor ascendente para o líquido, aumentando assim a percentagem do constituinte mais volátil no vapor, e partes dos constituintes mais voláteis são vaporizadas do líquido sobre o prato, diminuindo assim a concentração do mais volátil na mistura. O número de moléculas que passa em cada direção é aproximadamente o mesmo, pois a quantidade de calor liberada por uma molécula de vapor ascendente ao condensar é, aproximadamente, igual ao calor necessário para vaporizar uma molécula. As colunas de recheio são usadas com maior freqüência para remover os contaminantes de um fluxo de gás (absorção). Também são aplicadas na remoção de componentes voláteis de um fluxo líquido, por contato com um gás inerte que escoa em contracorrente. Além disso, também são utilizadas em destilações onde a separação é particularmente difícil devido à proximidade dos pontos de ebulição dos componentes da mistura. Figura 5: Esquema do funcionamento dos pratos numa coluna de destilação 26

28 33 %2<#"; %% O processo de transferência de massa em colunas de destilação é muito complexo. Para que haja uma transferência de massa efetiva entre as fases, o contato líquido/vapor entre as fases deve ocorrer sob o regime turbulento, uma vez que a turbulência aumenta a taxa de transferência de massa por unidade de área, pois ajuda a dispersar um fluido em outro e aumenta a área interfacial (SOARES,2000). Em um prato de destilação convencional, o contato entre as fases ocorre por meio do fluxo cruzado no qual o líquido escoa paralelamente ao prato, no percurso entre os vertedores de entrada e saída, enquanto o vapor o atravessa, sendo distribuído no prato através de perfurações, borbulhadores ou válvulas (WALTER et al., 1941). O transporte de massa entre as fases, no caso de um prato perfurado ocorre pela interação entre as bolhas do vapor formado nos furos e o líquido circunvizinho, entre o líquido e o vapor misturados na massa aerada e entre o líquido borrifado no espaço entre pratos e o vapor ascendente (PERRY et al., 1973). 37 %".=% As colunas de destilação apresentam restrições hidráulicas, na separação e de transferência de calor, além das restrições operacionais típicas de todo processo químico, como por exemplo, vazão, temperatura e/ou pressão máxima. 37 %".=%>"5 $"#% Uma coluna de destilação é um complexo sistema de escoamento. Na base da coluna, vapor com uma pressão suficientemente elevada, tem que ser gerado para poder vencer o peso da coluna de líquido em cada prato, da base até o topo da coluna (FOUST et al., 1982). Por outro lado, o líquido escoa do topo para o fundo, na mesma direção do gradiente positivo de pressão, devido à diferença de densidade. O escoamento interno de vapor e de líquido numa coluna de destilação deve ser tal que favoreça o contato entre as fases, daí a necessidade de colocar anteparos (vertedouros) na coluna. 27

29 Vazões muito baixas ou altas, de vapor ou de líquido, podem provocar arraste de líquido, formação de cones de vapor, pulsação, gotejamento, inundação ou formação excessiva de espuma, entre outros problemas (KALID, 1999). Se a vazão de vapor for muito grande, a coluna irá inundar, pois o líquido não consegue vencer o gradiente de pressão. Se a vazão de líquido for muito alta, a coluna também irá inundar, pois o vapor não consegue vencer o gradiente de pressão devido à coluna de líquido, e o mesmo se acumula entre os pratos. Quando as vazões internas de vapor são muito baixas, o líquido começa a escoar pela abertura nos pratos e não pelo vertedouro, diminuindo a eficiência na separação. Se a vazão interna de líquido é pequena, o líquido é distribuído irregularmente no prato, proporcionando a formação de pontos quentes. Portanto, existem máximos e mínimos para as condições operacionais de uma coluna de destilação (KALID, 1999). Também se deve observar que a mudança da pressão da coluna deve ser suave. A súbita diminuição da pressão provoca uma brusca vaporização do líquido nos pratos (flashing), e o aumento da vazão de vapor com possível formação excessiva de espuma. O aumento repentino da pressão provoca condensação do vapor e a diminuição da vazão de vapor podendo causar a passagem de líquido (GOMIDE, 1988). 37 %".=%%./ A separação é limitada pela quantidade de refluxo e pelo número de pratos na coluna. 37& %".=%%2<#"#$ Em relação a transferência de calor, o controle da temperatura do fundo é fundamental, pois se ela aumenta, o gradiente de temperatura entre o resíduo e o fluido de aquecimento diminui, causando um decréscimo na transferência de calor. 373 %".=% %%/ Temperatura e pressão não podem se aproximar das condições críticas, pois o fluxo hidráulico depende da diferença entre a massa específica da fase líquida e gasosa. Além disso, algumas substâncias são termicamente sensíveis. 28

30 38 %"$./$"#%0!"# A operação de uma refinaria consiste em uma rede complexa que utiliza o óleo bruto e realiza inúmeras operações integradas de separação e conversão térmicas e catalíticas para a obtenção de produtos combustíveis e outros (Kumar et al., 2001). O processo de destilação possui características como o processamento de altas vazões, presença de elevados gradientes de temperatura e tempo morto, fortes interações e alto grau de acoplamento entre as variáveis manipuladas e controladas (MOURA, 2003). Na maioria das indústrias de transformação, grande parte do custo operacional energético se deve à destilação. Este consumo excessivo de energia pelos equipamentos de destilação se deve a sua característica fundamental: uma grande necessidade de vapor de aquecimento, já que a energia é o agente separador nas unidades de destilação, aliada à baixa eficiência termodinâmica do processo (PINTO, 1987). Entre as vantagens encontradas na utilização do processo de destilação, podese citar a flexibilidade de operação em relação a pressões, temperaturas e volumes e, principalmente, a grande variedade de aplicações (KING, 1980). 29

31 ) A coluna de destilação piloto está localizada no Laboratório de Controle de Processos do Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos da Universidade Federal de Santa Catarina e está representada na figura XX abaixo. Figura 6: Unidade piloto A unidade experimental consiste de um processo de destilação a pratos em escala piloto. Optou-se por construir um equipamento com flexibilidade em relação à 30

32 futuras alterações necessárias, como por exemplo, a realização de experimentos com misturas diferentes. Também foi construída utilizando os mesmos equipamentos e ferramentas de configuração em software, desenvolvidos para aplicação industrial. A unidade de destilação foi construída de forma modular (aço inox 304), cada módulo (com 0,15m de altura e 0,20m de diâmetro) contém um prato perfurado (diâmetro de 0,006m, com passo triangular). Os valores de altura e comprimento do vertedouro são 0,03 e 0,10m, respectivamente. A coluna é composta de 13 pratos, sendo a alimentação realizada no quarto prato. Figura 7: Prato perfurado existente em cada módulo Cada módulo possui um orifício para medição de temperatura, para a coleta de amostra e uma terceira para a adaptação do aquecimento distribuído. Este último poderá ser realizado através de serpentinas de calor a base de vapor ou com resistências elétricas. Nos experimentos realizados até agora, foram utilizadas resistências elétricas projetadas com potência de 3,5kW. Figura 8: Vista superior dos módulos com detalhamento do prato (a) Com resistência elétrica, (b) Convencional. 31

33 Dois trocadores de calor a placas são utilizados na unidade piloto: um como refervedor, fornecendo energia suficiente para vaporizar a mistura acumulada na base da coluna (opera com até 10bar de pressão e temperatura máxima de 150ºC) e outro na corrente de alimentação, para garantir a temperatura da mesma. O vapor utilizado para alimentar os trocadores de calor é proveniente de uma caldeira que fornece uma pressão de aproximadamente 8kgf/cm na linha, produzindo 100kg/h de vapor. Figura 9: Trocador de calor utilizado no refervedor da coluna de destilação. Um condensador é utilizado para retirar calor no topo da coluna e conseqüentemente produzir uma corrente líquida. Foi construído em aço e utiliza água como fluido refrigerante. O tanque acumulador é acoplado logo na saída no condensador e recebe a fase líquida com o objetivo de garantir a razão de refluxo necessária ao processo. Este foi construído no mesmo material da coluna e possui as dimensões de 0,20m de diâmetro e 0,15m de altura. O nível de líquido acumulado neste equipamento (assim como no estágio da base da coluna) é monitorado através de um sensor diferencial de pressão. 32

34 Figura 10: Parte superior da unidade com vista interna do condensador e externa deste equipamento e do acumulador. O processo se torna contínuo com a utilização de um tanque pulmão, onde se armazena 600L de mistura, que recebe o produto de topo e de fundo e é utilizado para prover a alimentação da coluna. A circulação dos fluidos no sistema é garantida por cinco bombas hidráulicas. Duas delas pertencem ao sistema de resfriamento, bombeando a água do tanque de resfriamento para a torre de resfriamento e desta para o condensador. Outra bomba é responsável por bombear o produto de tanque pulmão para o trocador de calor da alimentação e conseqüentemente para o interior da coluna. Da mesma forma, uma bomba de mesma potência é responsável pela retirada da mistura no fundo da coluna. Parte desta é enviada para o refervedor, que retorna à coluna vaporizada e outra parte é enviada para o tanque pulmão como produto de base. A última bomba é responsável pelo refluxo, retirando o condensado do acumulador e transferindo-o para o último prato no topo da coluna. Sensores do tipo Pt-100 são utilizados para monitorar a temperatura em todos os estágios de equilíbrio bem como nas correntes de alimentação, produto de topo e produto de base. Sensores de pressão manométrica na base e no topo também estão instalados. Figura 11: Sensor de temperatura utilizado. 33

35 A coluna de destilação piloto situada no LCP/EQA/UFSC foi inicialmente projetada para destilar uma mistura de etanol e água. Atualmente, deseja-se que a coluna opere separando uma mistura de hidrocarbonetos, o que implica em novos pontos de operação e na necessidade da realização de algumas adaptações estruturais na coluna. Com o objetivo de verificar a viabilidade desta destilação, simulações foram realizadas utilizando-se o software comercial Hysys no estado estacionário. Figura 12: Tela do software Hysys utilizado para realizar as simulações do processo. 8,$"./%" $.=% Num primeiro momento, simulações com uma mistura de etanol e água foram realizadas de modo que as mesmas pudessem ser validadas com os resultados 34

36 experimentais já existentes para essa mistura. Os valores experimentais fornecidos foram os utilizados em experimento realizado no dia 16/10/06. Mistura: Etanol e água Modelo Termodinâmico utilizado nas simulações: UNIQUAC Corrente de Alimentação: Vazão X etanol volumétrico Temperatura [ C] Pressão [kpa] Volumétrica [m³/h] [%] 0,300 0,1 90,5 105 Corrente de Fundo: Resultados obtidos experimentalmente e através de simulação. Variável Experimental Simulação Vazão Volumétrica 0,287 m³/h 0,287 m³/h X etanol Volumétrico 0,050 0,066 Temperatura 94,5 C 97,1 C Corrente de Topo: Resultados obtidos experimentalmente e através de simulação. Variável Experimental Simulação Vazão Volumétrica 0,0130 m³/h 0,0130 m³/h X etanol Volumétrico 0,86 0,86 Temperatura 74,9 C 75,5 C Calor Retirado no Condensador = Qc = 1,111x10 5 kj/h Calor Fornecido no Refervedor = Qr = 1,183x10 5 kj/h Vazão de Refluxo = 0,110 m³/h (valor utilizado no experimento) Razão de Refluxo = 8,46 (valor utilizado no experimento) 35

37 Perfil de Temperatura obtido na Simulação Figura 13: Perfil de Temperatura - Simulação etanol/água Perfil de Temperatura Experimental Figura 14: : Perfil de Temperatura - Experimental etanol/água Para se conseguir valores de composição próximos aos valores obtidos experimentalmente, as eficiências encontradas para cada prato estão representadas abaixo: Seção Eficiência Refervedor 1,0 Prato 1 0,2 Prato 2 0,2 Prato 3 0,2 Prato 4 0,2 36

38 Prato 5 0,2 Prato 6 0,2 Prato 7 0,3 Prato 8 0,3 Prato 9 0,3 Prato 10 0,3 Prato 11 0,3 Prato 12 0,3 Prato 13 0,3 Condensador 1,0 A simulação trouxe resultados muito próximos nos obtidos experimentalmente. As vazões de topo e base obtidos na simulação são exatamente iguais às obtidas experimentalmente. As composições das correntes de fundo e topo obtidas na simulação também tiveram valores bem próximos dos obtidos experimentalmente. A composição do destilado foi idêntica nos dois casos, enquanto a composição do produto de base teve uma variação de, aproximadamente 1,5% em volume de etanol. O perfil de temperatura obtido na simulação é muito parecido com o experimental. Embora alguns pontos apresentem resultados diferentes, o comportamento da curva é muito similar. Os valores diferentes de temperatura obtidos em cada prato podem ser conseqüência de erros de medida dos termopares durante os experimentos. Esses erros podem até ser percebidos na análise dos resultados experimentais onde, em alguns pontos da coluna, a temperatura de pratos superiores são maiores que de pratos inferiores. As simulações apresentaram resultados muito parecidos com os obtidos experimentalmente. Sendo assim, podemos concluir que as simulações representam de forma bastante eficiente o processo de destilação da coluna piloto estudada. 37

39 8 " $.=%# )($ Com as simulações da coluna de destilação validadas operando com uma mistura de etanol e água, pudemos iniciar as simulações com o petróleo escolhido. Para isso, mantiveram-se as características estruturais da coluna fixadas na primeira simulação, alterando-se apenas a carga (para o petróleo leve) e demais variáveis de operação que necessitassem de ajustes. 8 #"6./-$ O petróleo utilizado nesse trabalho é originário de um campo brasileiro sendo bastante leve, com densidade API de aproximadamente 45º. A partir do estudo da curva PEV desse óleo, foi possível a sua caracterização e implementação no Hysys. Como podemos ver na figura 13, o petróleo utilizado é bastante rico em nafta. Figura 15: Caracterização do petróleo utilizado 38

40 Informação dos pontos de Corte (obtidos através do Hysys) Nome T inicial [ C] T final [ C] Fração Volumétrica Fração Molar Fração Mássica GLP -30, ,058 0,099 0,049 Éter de Petróleo ,190 0,245 0,169 Nafta ,458 0,478 0,461 Querosene ,145 0,105 0,155 Diesel leve ,065 0,038 0,072 Diesel Pesado ,043 0,020 0,047 Gasóleo ,015 0,006 0,017 Resíduo ,026 0,009 0,030 8 " $.=% Várias simulações foram realizadas mantendo-se as características da planta piloto, com retiradas de produto apenas no topo e na base. O produto de interesse no processo é a nafta. Para tanto, as frações mais leves (gás e éter de petróleo) são retirados pela corrente gasosa do condensador, o nafta é retirado como produto de topo e os demais componentes mais pesados são retirados como produto de fundo. Figura 16: Visualização do PFD Hysys 39

41 8& 2.=%% $%%" $.=% Mistura: Petróleo leve de origem brasileira Modelo Termodinâmico utilizado nas simulações: Peng-Robinson Corrente de Alimentação: Vazão Molar Fração Fração Fase Pressão [kpa] [kgmoles/h] volumétrica [%] Vapor 1,0* Ver caracterização 0, *Valor escolhido para facilitar os cálculos (aproximadamente 150 l/h) Valores fixados na simulação: Inicialmente foram verificadas as frações molares de cada uma das três correntes no petróleo alimentado (gás+éter de petróleo; nafta; componentes pesados). Conhecidos tais valores e o valor da vazão de alimentação, pode-se calcular facilmente a vazão de entrada de cada uma dessas correntes separadamente. Estes valores são então fixados como as vazões de saída da coluna: Vazão corrente gasosa: 0,340 kgmoles/h Vazão corrente de topo: 0,478 kgmoles/h Vazão corrente de base: 0,178 kgmoles/h A partir desses dados foram obtidos os primeiros resultados das simulações. Outras simulações foram então realizadas variando-se esses e outros parâmetros. O melhor resultado foi obtido fixando-se os seguintes valores: Razão de Refluxo: 10 Vazão corrente de topo: 0,478 kgmoles/h Vazão corrente de base: 0,178 kgmoles/h 40

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Fração. Página 2 de 6 1. (Fgv 2014) De acordo com dados da Agência Internacional de Energia (AIE), aproximadamente 87% de todo o combustível consumido no mundo são de origem fóssil. Essas substâncias são encontradas em diversas

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