Edição 296 • 2007

Aplicação de analisadores de emissões atmosféricas em uma refinaria de petróleo
Aerenton F. Bueno (Doutorando em Química Analítica – UNICAMP / Químico de Petróleo – Petrobras)
Carlos Roberto Alves (Técnico de manutenção – Petrobras)
Resumo
Os sistemas de monitoramento contínuo de emissões (Cems, em inglês) tem sido largamente aplicados devido às crescentes demandas ambientais que são atribuídas às indústrias no mundo inteiro. No Brasil, órgãos como a Cetesb exigem atualmente a instalação desses instrumentos como pré-requisito para a aprovação ou renovação de licenças ambientais.

Importância das condições fluidodinâmicas iniciais em um riser de um modelo experimental a frio de uma unidade piloto de FCC
Valdemir A. dos Santos, Christine L. L. Finkler, Romualdo P. Macieira, Bruno Verçosa (Universidade Católica de Pernambuco – CCT)
Carlos C. Dantas, Augusto C. Lima (Departamento de Energia Nuclear – DEN/UFPE)
José Marcos F. Silva (Departamento de Engenharia Química – DEQ/UFPE)
Resumo
Foi desenvolvido um programa computacional gerador de condições iniciais em linguagem Simulink/MATLAB, para uma adequada simulação computacional da fluidodinâmica do riser de um modelo experimental a frio – MEF de uma unidade piloto tipo FCC – Fluid Catalytic Cracking. No MEF a validação de modelos fluidodinâmicos é investigada por meio das medidas de atenuação da radiação gama. Para inicializar a simulação do escoamento um método mais simples e preciso é proposto, a estratégia foi elaborar um programa computacional para simulação de valores iniciais. Os testes de validação do programa apresentaram convergência com valores experimentais. Para um fluxo de alimentação de sólidos de 21,51 kg/m2, a concentração volumétrica dos sólidos na base do riser foi de aproximadamente 2% e a velocidade média de 1,409 m/s. O programa apresenta uma considerável interação com o usuário e possibilita a previsão de condições operacionais adequadas.


Segurança em equipamentos e instalações elétricas em atmosferas explosivas – 2ª parte
Roberval Bulgarelli (Consultor Técnico – Engenheiro de Equipamentos Sênior - Petrobras)
Neste artigo são apresentados os principais conceitos envolvendo a classificação de regiões classificadas contendo atmosferas explosivas, a especificação e a instalação de equipamentos elétricos em locais que apresentam riscos de explosão devido à presença de materiais inflamáveis ou gases explosivos.

Tomografia gama da distribuição da concentração do catalisador de FCC e uma comparação das gerações de tomográfos
Adérito de Aquino Filho , Carlos Costa Dantas, Marcos Luiz Crispino (Departamento de Energia Nuclear, Universidade Federal de Pernambuco)
Silvio de Barros Melo, Eric Ferreira de Oliveira, Franciso Paulo Magalhães Simões, (Centro de Informática CIN/ Universidade Federal de Pernambuco)
Valdemir Alexandre dos Santos (Departamento de Química, Universidade Católica de Pernambuco - UNICAP)
Resumo
São apresentadas figuras esquemáticas do desenvolvimento do projeto tomográfico e a comparação com a tomografia de primeira geração é discutida. A tomografia gama da distribuição da concentração do catalisador do processo de FCC – Fluid Catalytic Cracking é apresentada em gráficos de 3D. A concentração do catalisador foi medida num arranjo experimental com fonte radioativa de 137Cs, um detetor do estado sólido NaI(Tl) e um riser de aço inoxidável por meio da transmissão da radiação gama. Pela varredura radial do riser em cada trajetória de raio gama se obtém um valor médio da densidade de acordo com a lei de Beer-Lambert. Para ter uma distribuição de densidade numa superfície de interseção do riser é necessário formular a densidade medida como uma função ρ = f(x, y). Um Bézier não paramétrico de superfície triangular é proposto para estimar o gráfico da função de densidade medida. Uma densidade típica em triângulos de Bézier D (u,v,w) é a função de densidade proposta onde u, v e w são as coordenadas baricêntricas dos pontos para cada valor da densidade. Um algoritmo computacional foi desenvolvido para implementar a reconstrução matemática e apresentar a distribuição da concentração do catalisador em gráficos de 3D.

Scheduling Otimizado do Refino de petróleo utilizando algoritmos genéticos
Leonardo Mendes Simão (Chemtech - A Siemens Company)
Douglas Mota Dias, Marco Aurélio Cavalcanti Pacheco (ICA – Laboratório de Inteligência Computacional Aplicada Departamento de Engenharia Elétrica – PUC-Rio)
Resumo
Este trabalho introduz um novo conceito de otimização da programação global da produção em refinarias de petróleo, empregando algoritmos genéticos e co-evolução cooperativa, que é capaz de lidar com as restrições do problema e gerar apenas soluções viáveis. São apresentados um sistema protótipo e o estudo de caso, que emprega uma refinaria simples que envolve todos os tipos de equipamentos, atividades e restrições presentes em uma refinaria real. As restrições existentes são tanto as de precedência, quanto às operacionais inerentes ao problema e à planta escolhida. Os testes demonstraram a capacidade dos modelos desenvolvidos em gerar soluções viáveis, sem a necessidade de heurísticas de correção, e os resultados obtidos foram comparados com os de um processo de busca aleatória. Foram criados vários cenários de teste com demandas, restrições e tamanhos diferentes. Os resultados obtidos foram sempre superiores aos obtidos pela busca aleatória, indicando que o modelo de otimização desenvolvido se constitui numa alternativa promissora para a construção de ferramentas de apoio à decisão na programação global de uma refinaria.


Modelagem termodinâmica do comportamento de fases de um processo de desasfaltação supercrítica
Erika T. Koroishi, Filipe A.B. Quirino, Florencia W. R. Rivarola, Lilian C. Medina, Víktor O. C. Conchas, Maria Regina Wolf Maciel e Rubens Maciel Filho (Unicamp – Laboratório de Desenvolvimento de Processos de Separação – LDPS)
Resumo
O estudo sobre asfaltenos ganharam atenção considerável nas últimas décadas devido ao aumento das reservas de óleo cru pesado e conseqüente redução das reservas de óleo leve. Apesar da redução das reservas de óleo leve, sua demanda tem sofrido considerável aumento, forçado a indústria de petróleo a desenvolver processos melhores para o processamento das matérias-primas e resíduos provenientes dos óleos crus pesados. Esses resíduos contêm grandes quantidades de asfaltenos e de resinas. A extração com fluido supercrítico como solvente apresenta-se como uma alternativa viável para recuperação desses asfaltenos. O processo do Residuum Oil Supercritical Extraction (ROSE) é a principal tecnologia de desasfaltação disponível na indústria hoje. Esse processo é capaz de extrair um óleo desasfaltado (DAO), de alta qualidade, dos asfaltenos a partir de resíduos atmosféricos, resíduos de vácuo ou de outras matérias-primas. Dependendo da seletividade do solvente, o DAO pode ser uma matéria-prima excelente para o craqueamento catalítico, hidrocraqueamento ou para misturas de óleo lubrificante. O uso do fluido supercrítico tem algumas vantagens, tais como: maior rendimento e melhor qualidade do produto DAO e do produto asfalto e também a recuperação do solvente supercrítico, reduzindo significativamente os custos operacionais quando comparado a outros processos de desasfaltação por solvente. Para o projeto e avaliação do processo de extração supercrítica, é necessário ter dados confiáveis sobre o comportamento das fases. A falta da informação disponível na literatura a respeito das propriedades dos asfaltenos, do ponto de vista termodinâmico, em processos de separação faz necessário intensificar as contribuições científicas nesse tema. Este trabalho apresenta um estudo do comportamento das fases para a separação de uma mistura do óleo-asfaltenos usando pentano supercrítico como solvente. O comportamento de fases da mistura ternária foi modelado usando a equação de estado Predictive Soave-Redlich-Kwong (PSRK). Os diagramas ternários gerados para ilustrar o comportamento de fases do sistema, foram construídos variando-se as condições de pressão e temperatura em torno do ponto crítico do solvente.

Produção de olefinas leves a partir da pirólise catalítica de plástico
Daniela A. Costa, Marcelo Embiruçu (Universidade Federal da Bahia- Escola Politécnica - Departamento de Engenharia Química)
José Geraldo A. Pacheco (Universidade Federal de Pernambuco – Escola de Engenharia - Departamento de Engenharia Química)
Marcelo J. B. Souza, Antonio S. Araujo (Universidade Federal do Rio Grande do Norte-Departamento de Engenharia Química)
Resumo
A reciclagem de plásticos pós-consumo é uma alternativa promissora para o aproveitamento de resíduos para a produção de hidrocarbonetos. Neste trabalho, foi estudada a pirólise catalítica de polipropileno (PP) para o desenvolvimento de um futuro processo industrial de reuso deste polímero para a produção de olefinas leves e gasolina. Foram preparadas peneiras moleculares ácidas do tipo HZSM-12 e HZSM-5, que foram caracterizadas por difração de raios-X, área específica e acidez. As amostras foram usadas na pirólise catalítica em equipamento de análise termogravimétrica e micropirolisador, acoplado a uma análise cromatográfica com detector de massa. A pirólise térmica do PP a 600 ºC produziu 46,7 % em peso de hidrocarbonetos leves C3 e C4 e 52,3 % em peso de compostos na faixa de gasolina C5 a C9. Na pirólise catalítica do PP em presença de HZSM-12, a fração de hidrocarbonetos leves C3-C4 aumentou para 61%, enquanto que na degradação do PP em presença de zeólita HZSM-5, a 600 ºC, a formação de hidrocarbonetos leves C3-C4 foi de 49,2 % dos produtos. Estudo cinético de pirólise catalítica de PP forneceu dados para avaliação econômica de uma unidade de processamento de 48 mil toneladas por ano de plástico usado, obtendo-se um tempo de retorno do investimento de 2,2 anos.

Otimização de movimentações de transferência e estocagem
João Paulo Druzina Massignan, Rafael J. Daciuk (Mestrandos de Engenharia Elétrica e Informática Industrial - UTFPR)
Flávio Neves-Jr, Lucia V. R. de Arruda, Ricardo Lüders (Professores – UTFPR)
Jorge Alam Warrak (Engenheiro de Equipamentos – PETROBRAS/CENPES)
Resumo
Em uma refinaria de petróleo, há constantes movimentações de produtos entre unidades de tratamento, armazenagem, carregamento, etc. A malha de dutos envolvida nestas operações é muito extensa e complexa, formando um leque imenso de possibilidades de caminhos. A complexidade desta tarefa implica em reduzida segurança na operação da planta devido a extensa quantidade de variáveis que devem ser observadas antes da tomada de decisão sobre a operação desejada. Atualmente, a experiência prévia dos operadores de Transferência e Estocagem (TE) é a única ferramenta na análise dessas variáveis e possibilidades de caminhos. O sistema desenvolvido propõe uma inovadora ferramenta de auxílio à tomada de decisão para os operadores de TE cujo componente principal é composto por um algoritmo otimizador em grafo capaz de realizar a busca de um conjunto de possíveis caminhos entre origem e destino de uma operação desejada em um tempo reduzido. Além disso, o sistema classifica as rotas obtidas sob vários critérios customizáveis. Ao operador, cabe analisar o resultado da otimização visualizando as rotas propostas no visualizador de esquemático da planta, recebendo, assim, forte auxílio do sistema para sua tomada de decisão. O sistema representa avanços consideráveis sobre a cultura do setor e reforça a segurança da refinaria, pois possui vários mecanismos de proteção contra acidentes ou perdas de produto.

Abordagem por ultra-som para mistura in-line de derivados de petróleo
Milton Y. Nishida, João Paulo Druzina Massignan, Rafael José Daciuk (Mestrandos de Engenharia Elétrica e Informática Industrial – UTFPR)
Lúcia V. R. de Arruda, Flávio Neves-Jr (Professores – UTFPR)
Juliano Szydloski Winkert (Engenheiro Eletricista)
Resumo
Na indústria, um composto binário pode ser obtido através da adição de seus dois componentes, em quantias pré-estabelecidas, aos tanques de agitação responsáveis pela homogeneização da mistura. Em muitos casos, o próprio duto pode proporcionar uma alternativa mais rápida e econômica para a realização do processo de mistura. A principal dificuldade pode ser resumida ao controle da proporção do produto A e/ou do produto B, em relação à proporção do produto especificado que se deseja obter na saída. O presente trabalho tem o objetivo de aplicar ondas de ultra-som ao controle em tempo real do processo de mistura em linha de derivados de petróleo. O estado da arte mostrou que o ultra-som pode ser usado como uma técnica alternativa de controle de proporção ou de densidade relativa em processos petroquímicos. O protótipo desenvolvido permite a medição do tempo de trânsito da ondas ultra-sônica através de um circuito transmissor-receptor de três canais, o qual foi ligado a uma planta de simulação composta de medidores de vazão e válvulas proporcionais. Simulou-se a obtenção de diesel a partir das misturas de diesel leve e diesel pesado, e a obtenção de gasolina a partir da mistura de nafta craqueada e nafta leve.

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