Otimização da taxa de evaporação em um condensador barométrico de uma refinaria de alumina

Abstract

RESUMO O controle e conhecimentos da influência de variáveis de processos em uma linha de produção industrial é imprescindível na garantia da qualidade operacional. Dessa forma, a simulação de processos químicos industriais é uma alternativa, eficiente e rápida que pode ser empregada na avaliação de projetos de melhoria de uma planta química. A partir desses conceitos, o presente estudo busca, com a utilização do software comercial Aspen V11 e da ferramenta Aspen Custom Modeler V11 (ACM) otimizar a taxa de evaporação em uma planta de produção de alumina, especificamente em um condensador barométrico, que é utilizado com a finalidade de resfriar o licor pobre em alumina e simultaneamente evaporar o excesso de água obtido por diluições em outras fases do processo Bayer. Nesse âmbito, foi realizada análise estatística de processo para principais variáveis de operacionalidade do condensador barométrico; Temperatura de Licor, Vácuo, Vazão de Licor e Vazão Água. Após constatar a maior influência do Vácuo e Temperatura SLQ, em ordem decrescente, sobre a taxa de evaporação, o comportamento de ambas foi avaliado pela análise de sensibilidade ACM em que se constatou que a taxa de evaporação aumenta com a redução da pressão (incremento de um vácuo mais negativo) e com o aumento da Temperatura SLQ. Assim, uma proposta de melhoria foi traçada em razão do aumento da temperatura de SLQ via uso de reciclo de SLQ. Ademais, trinta variáveis de processo foram adaptadas e avaliadas no modelo ACM em busca da aproximação para o comportamento real da planta e após isso, o impacto do uso do reciclo foi avaliado via business case. Os resultados demonstraram que o uso do reciclo reduziu o consumo de soda e bauxita e aumentou o consumo de energia. Contudo, o projeto se mostrou viável economicamente, gerando saving de 188.189,55 dólares por ano.__ABSTRACT The control and knowledge of the influence of process variables in an industrial production line is essential to guarantee operational quality. Thus, the simulation of industrial chemical processes is an efficient and fast alternative that can be used in the evaluation of improvement projects in a chemical plant. From these concepts, the present study seeks, with the use of the commercial software Aspen V11 and the Aspen Custom Modeler V11 (ACM) tool, to optimize the evaporation rate in an alumina production plant, specifically in a barometric condenser, which is used to cool the alumina-poor liquor and simultaneously evaporate the excess water obtained by dilutions in other phases of the Bayer process. In this context, statistical analysis of the process was performed for the main operational variables of the barometric condenser; SLQ Temperature, Vacuum, SLQ Flow and Water Flow. After verifying the greater influence of Vacuum and SLQ Temperature, in decreasing order, on the evaporation rate, the behavior of both was evaluated by the ACM sensitivity analysis in which it was found that the evaporation rate increases with the reduction of pressure (increase of a more negative vacuum) and with increasing SLQ Temperature. Thus, an improvement proposal was drawn up due to the increase in SLQ temperature via the use of SLQ recycle. In addition, thirty process variables were adapted and evaluated in the ACM model in search of an approximation to the real behavior of the plant and after that, the impact of the use of recycling was evaluated via the business case. The results showed that the use of recycling reduced soda and bauxite consumption and increased energy consumption. However, the project proved profitable, earning $188,189.55 a year.