Simulação de trem de pre-aquecimento de petroleo visando estudo da incrustração
Marcelo Luiz de Moura Pinto
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP P658s
Campinas, SP : [s.n.], 2004.
119p. : il.
Orientador: Antonio Carlos Luz Lisboa
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: A destilação de petróleo consome uma grande quantidade de energia. É interessante, conseqüentemente, aproveitar a energia dos produtos destilados para pre-aquecer o petróleo cru, o que é normalmente feito por uma rede de trocadores de calor tipo casco e tubo conhecida como trem de...
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Resumo: A destilação de petróleo consome uma grande quantidade de energia. É interessante, conseqüentemente, aproveitar a energia dos produtos destilados para pre-aquecer o petróleo cru, o que é normalmente feito por uma rede de trocadores de calor tipo casco e tubo conhecida como trem de pré-aquecimento. O bom funcionamento desta rede tem influência direta na qualidade do processo de destilação. A formação de incrustação é um grande problema enfrentado, pois prejudica a troca térmica, aumenta a perda de carga e a emissão de poluentes do forno causando prejuízos as refinarias. O presente trabalho simulou trocadores de calor do tipo casco e tubo conforme os existentes em trem de pré-aquecimento em refinarias de petróleo, para o estudo da formação de incrustação nos mesmos. Os cálculos dos coeficientes de película e perdas de carga para o casco foram realizados pelo método de Bell. Para os tubos foram utilizados modelos da literatura. Os dados referentes às condições de processo, propriedades físicas e dimensões dos trocadores de calor foram obtidos a partir de dados de projeto da Refinaria de Paulínia (Replan) e da literatura. O simulador apresentou resultados coerentes para os coeficientes de película na superfície externa e interna do tubo, coeficiente global de transferência de calor, perda de carga, taxa de transferência de calor e demais fatores envolvidos no processo de troca térmica, considerando dados da Replan e da literatura. Verificou-se o aumento da resistência à troca térmica causada pela formação de incrustação considerando-se variações das temperaturas de saída e velocidade dos fluidos. Foi possível localizar os pontos de temperatura de parede máxima nos trocadores e a influência dos sentidos das correntes dos fluidos nestas temperaturas. A partir de dados de processo com o tempo o simulador permite avaliar quais trocadores estão trabalhando acima do limite de incrustação estabelecendo-se qual possui uma maior tendência à formação de incrustação. Verificou-se que a aplicação das condições de limite de incrustação pode reduzir os custos no projeto dos trocadores
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Abstract: Petroleum distillation demands a large amount of energy. Therefore, it is interesting to use the energy available from distillation columns products to preheat the crude, which is usually accomplished by heat-exchangers, grouped in a set known as pre-heating battery. The distillation...
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Abstract: Petroleum distillation demands a large amount of energy. Therefore, it is interesting to use the energy available from distillation columns products to preheat the crude, which is usually accomplished by heat-exchangers, grouped in a set known as pre-heating battery. The distillation process itself depends widely from a good performance of the pre-heating battery. Deposits (fouling) on heat exchangers constitute a problem because they increase pressure drop and emission from the furnace caused by a larger fuel consumption. This work simulated shell and tube heat-exchangers as present in refinery pre-heating batteries to study the deposits build-up. Heat transfer coefficients and pressure drops for the shell side were calculated by the Bell's method. For the tubes, they were calculated according to methods mentioned in the literature. All processing data, physical properties and heat-exchanger dimensions were obtained from design data at Paulínia Refinery (Replan) and literature. The simulator provided coherent results for the internal and external tube heat transfer coefficients, global heat transfer coefficients, pressure drops, heat transfer rates and other parameter involved with the heat transfer process. It detected the increase of thermal resistance prompted by the deposits build-up, considering the outlet temperature variations and fluid velocities. It was possible to locate the maximum wall temperatures and the effect of the stream flows direction on them. When process data along time are available, the simulator is able to indicate which heat-exchanger is operating above the fouling limit and which exhibits a trend toward fouling. The study indicated the potential for savings when fouling limit is regarded during the heat -exchanger design
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Simulação de trem de pre-aquecimento de petroleo visando estudo da incrustração
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