CONSIDERAÇÃO DO FLUXO E EFEITOS TÉRMICOS NOS TROCADORES DE CALOR PELA PRODUÇÃO DE IMPUREZAS NO PROCESSO DE PRÉ-AQUECIMENTO DA NAFTA

CAROLINE BARCELLA AMARAL E DANIEL TESSARI LOCKWOOD

CONSIDERAÇÃO DO FLUXO E EFEITOS TÉRMICOS NOS TROCADORES DE CALOR PELA PRODUÇÃO DE IMPUREZAS NO PROCESSO DE PRÉ-AQUECIMENTO DA NAFTA

O objetivo principal nas indústrias petrolíferas no cenário mundial,  é maximizar os rendimentos das refinarias. O refino do petróleo consiste em várias etapas até se obter o produto final, passando por destiladores, trens e trocadores de calor. O processo inicia com o aquecimento do óleo entre 125 e 145ºC, passando por um dessalinizador, para então, ser aquecido novamente até o momento em que entra em uma coluna de destilação flash, onde os componentes mais leves vão sendo removidos conforme sua densidade. Este último procedimento é de extrema importância para que a pressão de vapor seja reduzida e dessa forma, não produza impurezas em excesso.

Segundo Polley (2009, p. 815), os trocadores de calor podem possuir muitos detritos devido ao acúmulo de resíduos, como sais e ceras resultantes das etapas ocorridas na refinaria. Essa taxa de incrustação aumenta juntamente com a elevação da temperatura da parede do trocador e reduzindo com o corte superficial. A produção de impurezas consiste na formação de depósitos rugosos na superfície dos tubos, dificultando a passagem do petróleo por eles à medida que essa camada cresce.

Devido ao fato do grande acúmulo de impurezas dentro dos trocadores, surge uma ideia envolvendo a possibilidade de limpeza dos mesmos, observando o custo x benefício dela, e para isso devem ser analisadas as situações a seguir.

A medida que a incrustação de impurezas aumenta nas paredes dos trocadores, o rendimento do refinamento do petróleo diminui, já que ao longo do tubo há uma taxa de estrangulamento maior, resultando na redução do volume final do produto. No entanto, o processo de limpeza dos trocadores envolve que algum deles pare por completo, afetando todo o processo e os resultados finais da planta petrolífera, já que deve ser levado em conta o tempo de parada, limpeza e reinstalação do dispositivo. Dessa forma deve ser avaliado se os operadores seriam beneficiados caso os trocadores de calor fossem limpos antes da restrição de transferência realmente ocorrer.

Uso de simulações térmicas e hidráulicas em designs de estruturas de pré-aquecimento da nafta

O uso de simulações térmicas e hidráulicas nos processos de pré-aquecimento nos trocadores de calor são importantíssimos para um ótimo desenvolvimento dos mesmos (POLLEY, 2009).

Conforme Polley (2009, p. 4), os usos de estratégias de limpeza com certeza são necessários para que se tenha um trocador mais econômico e duradouro. Entretanto, a prática de simulação dos efeitos térmicos e hidráulicos dos trocadores de calor ainda não fazem parte dos projetos. Ele ainda fala que o desenvolvimento de estruturas de pré-aquecimento da nafta, a especificação e design de trocadores de calor específicos e a identificação de estratégias operacionais podem ser combinadas com esse uso de simulações.

Considerando todos esses processos de simulação, a taxa de produção de impurezas, que diminui a performance e rendimento dos trocadores e ao mesmo tempo afeta sua economia, pode ser diminuída consideravelmente

Outro aspecto relevante para a produção de impurezas no processo de pré-aquecimento da nafta é o próprio controle operacional do trocador de calor. Caso o trocador de calor for destinado a trabalhar a uma temperatura menor do que a de 125ºC (temperatura mínima para o processo de dessalinização da nafta), sua eficiência decai drasticamente e a produção de impurezas cresce rapidamente.