simulação dinâmica de um processo industrial integrado

engenharia de sistemas e processos
simulação dinâmica de
um processo industrial
integrado
Raquel Durana Moita1, Henrique A. Matos1C, Cristina
Fernandes1, Clemente Pedro Nunes1, Mário Jorge Pinho2
C
Corresponding author: [email protected]
1
Departamento de Engenharia Química, Instituto Superior Técnico
2
Quimigal, Estarreja
16_eq
Abstract
Process integration is an essential tool, which
allows the structural or parametric optimisation of
either new industrial process or retrofit designs.
The aim of this study was to perform a dynamic
modelling and simulation of a Portuguese industrial three integrated processes system, in order to
optimise the integration of the different units and
to study the effect of some operational and atmospheric conditions on the maximization of the
process efficiency of the global system.
First the influence of some variables on the cogeneration system performance is studied in
GateCycle 5.34.0.r. Then, a dynamic model of the
whole integrated process (cogeneration, plate
exchangers, and salt production unit) was developed and exploited through gPROMS.
The best start-up conditions of the integrated
process were established. The scheduling of the
evaporation ponds to be put into operation was
also investigated to enhance the salt production
and to optimise the salt harvesting. Simulation
indicated that it is better to work with the minimum
number of ponds, having a "turbo" pond that
receives a larger quantity of heated brine. Several
and adverse atmospheric conditions were studied,
as well as the calculation of the number of ponds
required for each situation.
The efficiency of the cogeneration system (calculated as the global thermal and electric power
divided by natural gas consumption) was approximately 92%. However, the global process efficiency
(accounting for energy losses in the evaporation
step of the salt production process) was in the
range of 70 - 80%, depending on the atmospheric
and operational conditions considered.
Resumo
A Integração de Processos é uma ferramenta
essencial para a optimização estrutural ou
paramétrica quer no projecto novo de um processo
industrial, quer em projectos de revamping. O
objectivo deste trabalho foi criar um modelo
dinâmico para um sistema industrial português de
três processos integrados, de modo a simular as
diferentes unidades integradas e estudar o efeito
de algumas condições operacionais e atmosféricas
na maximização da eficiência global do processo.
O sistema de co-geração foi estudado recorrendo a
um modelo desenvolvido em GateCycle 5.34.0.r
para considerar a influência de algumas variáveis
no seu funcionamento. O modelo dinâmico do
processo integrado (cogeração, permutadores de
calor de placas, e a unidade de produção de sal) foi
desenvolvido e explorado em gPROMS.
Recorrendo ao modelo global desenvolvido foram
estudados por simulação diferentes aspectos com
interesse para a operação. Neste sentido foram
determinadas as melhores condições para o
arranque do processo integrado, bem como o
escalonamento do funcionamento das bacias onde
ocorre a evaporação. As simulações efectuadas
indicaram que ao trabalhar com um número mínimo
de bacias uma dessas deverá ser "turbo", isto é,
receber uma maior quantidade de salmoura aquecida. Foi ainda determinado o número de bacias em
funcionamento para diferentes condições atmosféricas típicas.
A eficiência do sistema de co-geração (determinada como soma da energia térmica com a energia
eléctrica a dividir pelo consumo de gás natural) foi
calculada como sendo 92%. Contudo, de eficiência
global do processo (tendo em consideração as perdas
de energia no passo da evaporação no processo de
produção do sal) esteve ao nível dos 70 a 80%,
dependendo das condições atmosféricas e operacionais consideradas.