ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DE UMA UNIDADE DE RECUPERAÇÃO DE SOLVENTE

ANÁLISE DE SENSIBILIDADE DE UMA UNIDADE DE RECUPERAÇÃO DE SOLVENTE

Rubia Macedo¹, Catharine Quito², Yuri Guerrieri³ e Karen Pontes4

Programa de Pós Graduação em Engenharia Industrial (PEI)

Universidade Federal da Bahia - Rua Aristides Novis, 02, Federação, CEP 40210-630, Salvador, Bahia, Brasil

Email: [e-mail]¹, [e-mail]², [e-mail]³ [e-mail]4

RESUMO

A competitividade global requer processos mais modernos e eficientes, de modo a reduzir o consumo de matérias-primas, o tempo de produção, a energia e os custos. Em processos industriais que empregam solvente em suas unidades, o custo de aquisição desta matéria-prima por vezes é elevado, o que requer uma área de recuperação de solvente que visa recuperá-lo e retorná-lo ao processo.

O objetivo deste trabalho é realizar a análise de sensibilidade de uma unidade de recuperação de solvente composta por cinco colunas, dentre as quais três são responsáveis pela recuperação do ciclohexano (solvente). A unidade industrial investigada está instalada numa planta de produção do polietileno linear (tecnologia Sclairtech) com grande flexibilidade tecnológica, o que requer diferentes condições operacionais da área de recuperação de solvente. Uma separação eficiente é necessária a fim de garantir o grau de pureza do solvente que retorna ao processo e, por fim não comprometer a especificação do produto final. Assim, em um o processo caracterizado como de rápida dinâmica e com muitas restrições, definir as variáveis que afetam de modo significativo o processo pode proporcionar boas oportunidades de rentabilidade.

Deste modo, a fim de identificar as variáveis que afetam de modo relevante na recuperação do ciclohexano, realizou-se a análise de sensibilidade respeitando as limitações do processo. O modelo estacionário do processo foi implementado no simulador de processos PRO/II e validado com dados industriais.

ABSTRACT

The global competitiveness requires more modern and efficient processes to reduce the consumption of raw materials, production time, energy and costs. In industrial processes employing solvent in their units, the acquisition cost of this raw material is sometimes high, which requires a solvent recovery area that aims to recover it and return it to the process.

The objective of this work is to perform a sensitivity analysis of a solvent recovery unit consisting of five columns, among which three are responsible for the recovery of cyclohexane (solvent). The investigated plant is installed a linear polyethylene production plant (Sclairtech technology) with high technological flexibility, which requires different operating conditions in the solvent recovery area. An efficient separation is necessary in order to ensure the purity of the solvent which returns to the process and, finally not compromise the final product specification. Therefore, in a process characterized with fast dynamic and many restrictions, define the variables that affect significantly the process can provide good profitability opportunities.

Thus, in order to identify the variables that affect significantly the recovery of cyclohexane, it was performed a sensitivity analysis respecting the limitations of the process. The stationary model of the process was implemented in process simulator PRO / II and validated with industrial data.

Palavras – Chaves: Recuperação de Solvente; Destilação; Simulação; Análise de Sensibilidade.

1. INTRODUÇÃO

Diante da competitividade global, as indústrias têm buscado operar fazendo uso de medições quantitativas para monitorar e direcionar melhoramentos em parâmetros chaves (Embiruçu, 2004). Em síntese, desenvolver o máximo de eficiência em sua produção através da utilização dos recursos disponíveis para o cenário de máxima rentabilidade. A análise de sensibilidade é uma ferramenta capaz de identificar estes parâmetros, desempenhando um papel importante.

Aplicar a análise de sensibilidade em uma planta de destilação é interessante, tendo vista que este é, provavelmente, o método de separação mais utilizado nas indústrias químicas e petroquímicas de todo o mundo com gasto energético e custos operacionais elevados, e ter bem identificada à relação entre suas variáveis chaves favorecem uma melhor operação deste processo.

A unidade industrial analisada neste trabalho emprega a destilação para recuperação do solvente utilizado na produção de polietileno linear. O polietileno linear é fabricado a partir do etileno (monômero) em solução de ciclohexano (solvente), catalisador heterogêneo e comonômeros (octeno e/ou buteno) através da tecnologia Sclairtech, que garante flexibilidade tecnológica na produção de diferentes polímeros a partir de mudanças operacionais. A família de produtos que utilizam buteno representa o montante mais expressivo desta unidade, produzindo 21 resinas distintas, divididas em cinco grupos: rotomoldagem, filme buteno, injeção de baixa, injeção de alta, e ráfia. Deste modo, a possibilidade de produção de polietilenos com diferentes especificações demandam quantidades distintas de insumos (monômero, comonômero, solvente e catalisador), e assim a área de recuperação deve estar preparada para receber quantidades distintas dos mesmos, e ainda manter uma recuperação eficiente.

Assim como em muitos outros processos, a recuperação de solventes é um aspecto econômico e ambiental relevante. A não recuperação, geralmente, produz maiores custos no tratamento de efluentes, além de demonstrar ineficiência do processo industrial, com matéria-prima sendo desperdiçada. Assim, a modelagem desta área de recuperação, juntamente com a identificação dos parâmetros chaves são instrumentos que auxiliam na melhor recuperação de ciclohexano, com possibilidades de menores custos operacionais de consumo energético e de utilidades.

A área de recuperação estudada é composta por cinco colunas, dentre as quais três são responsáveis pela recuperação do ciclohexano. A realização de testes em plantas industriais normalmente tem alto custo, mas o desenvolvimento de um modelo matemático que represente o processo com fidelidade é necessário. Assim, o objetivo deste trabalho é realizar a análise de sensibilidade de três colunas responsáveis pela recuperação do ciclohexano, empregando softwares comerciais. As colunas responsáveis pela recuperação do ciclohexano foram modeladas no software PRO/II® da Invensys respeitando as restrições de operação definidas pela unidade industrial. Uma breve descrição da área de destilação e suas restrições estão mostradas a seguir.