OTIMIZAÇÃO ENERGOECONÔMICA DE UMA UNIDADE DE
PROCESSAMENTO DE GÁS NATURAL
Nome: SAMUEL VÍTOR DE ALMEIDA FRANCO
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 31/03/2020
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| ANA PAULA MENEGUELO | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| ANA PAULA MENEGUELO | Orientador |
| CINTIA MARANGONI | Examinador Externo |
| DANIEL DA CUNHA RIBEIRO | Examinador Interno |
Resumo: Perante o crescimento do emprego do gás natural na matriz energética nacional e mundial,
eleva-se a importância de estudos que tratam sobre seu processamento. A Unidade de
Processamento de Gás Natural (UPGN) é responsável por separar o gás natural e de seus
contaminantes em componentes de interesse comercial, por exemplo, o Líquido de Gás Natural
(LGN) e o Gás de Venda (GV). Este processamento pode ser realizado por meio de distintos
layouts de unidades, cada um deles com características diferentes quanto ao consumo de
energia, de matéria-prima, eficiência de separação e níveis de segurança. Entre os diversos
layouts de unidade de processamento é possível citar diferenças consideráveis quanto ao
mecanismo de refrigeração empregado de maneira que a combinação de turboexpansor com
refrigeração mecânica (TERM) se destacou pela lucratividade e eficiência de recuperação.
Entretanto, é preciso se avaliar o comportamento energético do mecanismo com diferentes
qualidades do gás natural que alimenta a unidade. Neste trabalho, foi realizado um estudo de
otimização de uma unidade representada pelo esquema TERM contida no caso base por meio
da minimização do consumo energético específico [kWh/kg de GV] incluindo a restrição de
limite mínimo de 90% de recuperação de C3
+ e pela manipulação dos seguintes parâmetros:
temperaturas dos fluxos de saída dos trocadores de calor, pressões das torres fracionadoras,
razão do splitter, pressões de saída dos compressores e expansor e temperaturas dos reboilers.
Foram analisadas três riquezas distintas do gás natural: 11,2% (muito rico, composição 1),
8,9% (rico, composição 2) e 5,5% de C3
+ (pobre, composição 3). Os resultados foram
submetidos a critérios de avaliação: desempenho energético, econômico, de recuperação, de
produção, de segurança e de qualidade. Houve uma redução no consumo energético específico
[kWh/kg de GV] de 10,7% para corrente de entrada muito rico, 12,9% para rico e 21,1%
para pobre e consequente aumento da margem econômica [R$/h] para os três tipos de corrente
de gás de alimentação em 0,03%, 0,05% e 0,35%, respectivamente. Além disso, a redução do
consumo energético específico implicou diminuição dos aspectos do critério de segurança
adotado (maior pressão no processo e maior carga térmica requerida nos chillers) e diminuição
do desempenho de recuperação do fluxograma em até 3,8%; e atendeu às características
regulamentadas (qualidade) do Gás de Venda
