TRABALHO DE PROJETOS I - individual A demanda óxido de etileno continua crescente no mercado mundial. No projeto desenvolvido pela empresa BEMBOM Projetos, o óxido de etileno é recuperado em duas colunas, na primeira ocorre a absorção do óxido de etileno com água e na segunda a purificação do óxido de etileno. Esta etapa do processo para a produção é mostrada na figura 1. B8
15
24 12 16 22
T-203 14
13 T C-1 0 1
F-1 0 1
19
B5 R- 1 01
9 TC-202 25
T-202
2
17 6 21 T-201
1
3
4
20 TC-201
18
5
B-201 10
23
TC-102
7
8
Figura 1 – Produção de óxido de etileno (BEMBOM Projetos) O sistema a ser proposto deve produzir as seguintes correntes com duas colunas em série: - Uma recuperação mínima de 98,5 % de óxido de etileno na lavadora; - Uma corrente com pureza mínima 96,5% em óxido de etileno no topo da segunda coluna. Emitam um relatório levando em conta as produções e condições ótimas de operação e custos custos (considerem custos fixos de capital e custos operacionais de utilidades). Para o calculo do custo de capital fixo considerem para cada seqüência de colunas: os custos das colunas, condensadores, refervedores, trocadores de calor e do sistema de vácuo selecionado e/ou refrigeração. Corrijam os custos para o ano de 2011 e multipliquem por 0,25 0,25 para anualizar o custo de capital. Adicionem ao custo de capital anualizado o custo anual das utilidades (vapor (vapor,, água de resfriamento, vácuo, refrigerante). refrigerante). Este valor é o do custo total anualizado da seqüência proposta. Vocês devem definir a faixa de operação das utilidades necessárias ao processo inclusive os custos das mesmas. Não esqueçam de minimizar as perdas de óxido de etileno nas duas colunas. A perda máxima deve ser de 2,5% do óxido de etileno entrando na primeira coluna. Use o simulador para fazer todos os cálculos possíveis, incluindo o calculo da perda de carga nas colunas. Assumam que a perda de carga no condensador é 5 kPa e não existe perda de carga no refervedor. As perdas de carga permitida nos trocadores de calor são de 0,35 0,35 bar em ambos os lados. lados . Vocês devem selecionar os internos das colunas da lista abaixo: - Pratos perfurados com espaçamento de 16 in, com eficiência 75%; - Anéis de Pall randômico randômico com HETP = 24 in; - Recheio estruturado Mellapak da Sulzer com HETP = 10 1 0 in. Não esqueçam de otimizar os trocadores de integração térmica (condições operacionais para minimizar custos do processo) existentes no processo de separação/purificação do óxido de etil eno. 1- Observação: Este é um trabalho para fins didáticos. Os valores das variáveis não devem ser utilizados sem prévia conferência da validade dos mesmos.
Elaborem um relatório técnico com os resultados contendo no mínimo: - Descrição do processo incluindo as duas áreas (reação e separação) e as modificações sugeridas; - Fluxograma do Processo das duas áreas (reação e separação) incluindo as m odificações sugeridas; - Balanço de massa e de energia (tabelas e demais informações); - Demonstrativo com as condições operacionais das utilidades e das perdas de óxido de etileno - Discussão a respeito das condições operacionais dos equipamentos e como vocês chegaram nelas; - Folha de especificação das colunas com desenho, instrumentos e orientação dos bocais ; - Tabela com todos os custos; - Conclusões; - Recomendações sugeridas; - Simulação do ASPEN anexada no formato sobrenome*.apw e sobrenome*.bkp. Deixem bem claro qual foi a alternativa escolhida, quais são os desafios técnicos que esta alternativa pode exigir se ela for selecionada para o projeto final. Dados do projeto: Produção de óxido de etileno: 10 kmol/h mais os dois últimos números do GRR Seletividade para óxido de etileno: 90% mais os dois últimos números do GRR divididos por 100; Conversão: 12% mais os três últimos números do GRR divididos por 1000. Por exemplo: GRR20061520 Produção: 10 + 20 = 30 kmol/h Seletividade: 90% + 20/100 = 90,20% Conversão: 12% + 520/1000 = 12,52% Dados: Reações envolvidas: C2H4 + ½ O2 C2H4O C2H4 + 3 O2 2 CO2 + 2 H2O Reator: Pressão= 20.5 bar na entrada e perda de carga máxima 0,5 bar Temperatura de entrada = 220 °C Temperatura de saída = 240 °C Alimentação do reator com etileno e ar atmosférico. Não esqueçam de verificar os limites de flamabilidade. Temperatura C Pressão bar Vapor Frac C2H4 O2 N2 C2H4O CO2 H2O ARGONIO
1
2
8
40 20.7
20 20.7
60
1
1
0.909 0 0
0 0.989 0.01
0
0
0.091
0
0
0
0
0.001
Data de Entrega: 22/06 /2012 Após está data será descontado 1,0 (um) ponto a cada dois dias de atraso. Bom Trabalho 1- Observação: Este é um trabalho para fins didáticos. Os valores das variáveis não devem ser utilizados sem prévia conferência da validade dos mesmos.
