Desenvolvimento de modelo matemático e simulação do forno de uma unidade de coqueamento retardado

Abstract

Atualmente, a indústria brasileira de Petróleo e Gás vem investindo em processos de refino capazes de converter frações pesadas de petróleo em derivados mais leves e rentáveis, devido às alterações no perfil de demanda de derivados e a produção crescente de óleos pesados, reforçando-se ainda mais tal necessidade de investimento com a descoberta de novas reservas desse tipo de óleo. Dessa forma, tecnologias para processamento de frações residuais de petróleo mostram-se fundamentais para a sobrevivência das refinarias. A unidade de coqueamento retardado é responsável por converter as frações pesadas do petróleo em produtos de maior valor agregado, especialmente, em diesel. Nas refinarias brasileiras, este processo vem ganhando destaque, devido à flexibilidade em processar diferentes tipos de carga com menor investimento do que os outros processos de conversão. O presente trabalho teve como objetivo a elaboração de um modelo matemático do forno de coqueamento utilizando-se os modelos cinéticos de Singh e de Sugaya com adaptações, na caracterização da carga de alimentação por pseudocomponentes e lumps, e modelos para o forno, baseados nas equações de balanço de massa e energia desenvolvidas para um reator do tipo PFR (Plug Flow Reactor) pseudohomogêneo. Além dos cálculos de propriedades e o uso de correlações empíricas para determinação do hold-up, perda de carga e equilíbrio termodinâmico do processo. O estudo de sensibilidade paramétrica do modelo foi realizado, visando à determinação das principais variáveis e parâmetros que possuem maior influência no modelo, frente a diferentes perturbações do processo. O modelo matemático desenvolvido para os dois modelos cinéticos mostra uma concordância muito significativa quando comparado aos valores das principais variáveis de processo, podendo ser usado como uma ferramenta adequada para prever a distribuição dos produtos obtidos no coqueamento retardado. Esse modelo tem como principal vantagem à demanda de menos parâmetros cinéticos e, consequentemente, de menos experimentos para adaptação da modelagem cinética a diferentes tipos de carga.