Análise do circuito de água de refrigeração de uma unidade de regeneração de solventes

Abstract

A EGEO Solventes S.A. é uma empresa com atividade na área da gestão de resíduos, focando-se na regeneração de solventes. Na unidade industrial da empresa recorre-se à destilação de misturas de solventes usados para obtenção do solvente regenerado. Esta operação exige água para o arrefecimento e condensação dos destilados das misturas de solventes, que, posteriormente, é arrefecida em torres de refrigeração instaladas na unidade. Durante o tempo de operação da unidade foram identificados problemas na condensação dos solventes limpos, obrigando a que se ligassem dois condensadores em série para assegurar a condensação do vapor produzido na destilação e à necessidade de caudais maiores de utilidade fria. Outro dos problemas identificados foi a baixa eficiência das torres de refrigeração, uma vez que a diferença de temperaturas da água à entrada e à saída do equipamento é muito baixa. Assim sendo, o objetivo principal deste trabalho é identificar as principais causas para a baixa eficiência dos equipamentos e propor alterações aos equipamentos ou soluções de melhoria do processo. Para diagnosticar estes problemas foram recolhidas amostras para determinação da composição do solvente limpo obtido e registadas as condições de operação para obtenção da mistura ECOSOLVE MET. Recorrendo a metodologias de projeto determinou-se o fator de resistência do fouling no condensador C1 e seguidamente a geometria, a alocação de correntes e a orientação do condensador mais adequadas e concluiu-se que este está sujeito a uma forte acumulação de material nas paredes e que a melhor opção seria recorrer a um permutador horizontal com condensação na carcaça, mas aumentando o número de passagens da água nos tubos. No que diz respeito à operação da torre de arrefecimento, determinou-se o caudal mínimo de ar para determinadas condições de operação e verificou-se que o caudal de ar alimentado à torre era superior ao mínimo determinado. Foram observadas diferenças quando comparadas as condições de operação experimentais com a performance da unidade usando oito enchimentos estruturados e aleatórios para os quais há dados na literatura São também apresentadas alternativas de operação e o projeto de uma torre de arrefecimento de água, sustentada numa análise económica de todo o processo. As simulações foram realizadas com recurso ao AspenPlus®.

EGEO Solventes, S.A. is a company operating in waste management, mainly in solvent regeneration. At its unit, the distillation is used to obtain regenerated solvents from used ones, but this process requires water to cool and condense this distillate and, afterwards, all this water is cooled in the cooling towers. During its operation time, some issues related with the condensation of the regenerated solvent were identified, requiring another condenser to be connected in series so the condensation would be total instead of partial. The installation of one more condenser raised the utility usage. Regarding the cooling towers, issues related with the low effectiveness were identified since the difference between the inlet and the outlet temperature is too low. The main goal of this project is the identification of the main causes of the equipment’s low effectiveness and come up with solutions or alternatives to improve the process. To do this, some ECOSOLVE MET’s samples and operation conditions were acquired and characterized. Using the equipment design calculations, the fouling factor was determined and was studied what would be the best geometry, allocation and orientation for the condenser, concluding that the this equipment were under big fouling rates and the best condensation would be achieved using a horizontal condenser with water in the tube-side, but increasing the number of passages in the tubes. For the cooling towers, the minimum air flow for the given operation conditions was determined and it was observed that the inlet air flow is bigger than the minimum determined but there were identified some differences when compared with other eight packing materials with known data from the literature. Also in this project were presented alternatives for the operation conditions and a new cooling tower was designed, based in a economical evaluation of the entire process. AspenPlus® was used to simulate the process.