Concepção preliminar de um processo petroquímico e seu estudo de viabilidade técnica e econômica

Abstract

Com o intuito de contribuir científicamente com as pesquisas em desenvolvimento na área de processamento de gás natural e energia, foi proposto um processo para a obtenção de etanol e H₂ a partir da conversão catalítica do gás natural em um acoplamento com a unidade de processamento da biomassa, com intuito de desenvolver uma unidade que seja uma concepcção preliminar um processo que envolva a união de uma refinaria com uma biorefinaria, gerando um processo global de matriz energética diversa, produtiva e economicamente viável. O processo foi estudado através de experimentos computacionais com o apoio do software comercial ASPEN HYSYS, utilizando como base a literatura e as experiências industriais atuais que permitiu a concepção da unidade industrial e de sua viabilidade econômica préliminar utilizando o critério do Lucro do Empreendimento. No desenvolvimento do processo, foram simuladas unidades de reforma de metano, gaseificação, síntese de etanol e também uma unidade de fermentação visando um processo sustentável energeticamente e ambientalmente. O processo de otimização produtiva e econômica foram feitos utilizando a técnica SQP (Sequential Quadratic Programming), considerada um dos melhores métodos de minimização e que trabalha com restrições de igualdade e de desigualdade. A otimização produtiva foi feita com base nas identificações das variáveis críticas estudadas e identificadas na análise de sensibilidade das unidades envolvidas, visando aumento da produção de etanol e H₂, já o desempenho econômico préliminar previsto para o processo em fase de projeto foi avaliado através de critérios expressos por funções do tipo Lucro e Custo com base nas correlações de ISBL (Custo de Investimento dos Equipamentos) junto com o índice de Marshall & Swift. Os resultados apresentados incluíram alta produção a nível industrial e uma qualidade alta de etanol, superior aos 8,5% v/v e alta vazão de hidrogênio. O processo apresentou também uma viabilidade econômica que resultou em um lucro liquido com capacidade de aumento de 50% em relação as condições normais de operação e de redução de custos em 45% considerando altas cargas tributárias. Os resultados na concepção preliminar do processo apresentaram confiabilidades na química e termodinâmica industrial e respeitaram fundamentos econômicos, ficando a cargo de decisões e critérios de mercado como a unidade deve operar, com aplicações variadas dependendo da demanda de energia exigida e o tipo de produção desejada.