Otimização energética não paramétrica de uma planta de biodiesel via tecnologia Pinch

Abstract

O biodiesel é um biocombustível produzido convencionalmente pelo processo de transesterificação de óleos vegetais e apresenta elevado consumo energético proveniente de uma grande quantidade de processos que demandam resfriamento e aquecimento. Nesse sentido, esse trabalho propõe-se a analisar os impactos econômicos da implementação da integração energética, através da tecnologia Pinch, para fins de reaproveitamento de calor residual da planta e redução do consumo de utilidades. Empregou-se os softwares AspenPlus v8.8 e EDR para simular e projetar os trocadores de calor, respectivamente. Adotou-se uma planta de biodiesel disponibilizada pelo software AspenPlus v8.2 e conciliou-se com dados oriundos da síntese de processo de biodiesel simulada por Quelhas (2012). Em seguida, selecionou-se os alvos energéticos a serem integrados e construiu-se os diagramas de temperatura e cascata, adotando o EDR para calcular a vazão mínima da corrente de utilidade nos trocadores e o preço de construção, úteis para a avaliação econômica, onde considerou-se uma operação industrial de 8000 horas por ano e com preço fixo para as correntes de utilidade do processo. Foram identificadas 7 zonas energéticas e o ponto Pinch, ponto este que indica a ocorrência da ótima troca térmica, além da necessidade de quatro trocadores de calor para o completo reaproveitamento térmico das correntes analisadas. Com a implementação da análise Pinch, o reaproveitamento do calor residual da planta proporcionou uma redução da demanda de 64,60% para as utilidades quentes e 84,70% para as utilidades frias. O custo de investimento para a planta não integrada foi de US$81.035,00 e de US$92.270,00 para a planta integrada, representando um aumento de aproximadamente 13,86%. Por fim, os custos operacionais anualizados, referentes ao consumo de utilidades, registraram um valor de US$1.138.320,52 para o processo convencional e de US$315.280,00 para a planta energeticamente integrada, correspondendo a uma redução de 72,30%. Estes valores foram obtidos com base nas estimativas de cálculo utilizadas.