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http://hdl.handle.net/1843/38662| Type: | Dissertação |
| Title: | Modelagem e simulação da perda de carga de um sistema de trocadores de calor em refino de petróleo |
| Other Titles: | Pressure drop modeling and simulation of an oil refining heat exchangers system |
| Authors: | Andréia Abrahão Sant'Anna |
| First Advisor: | Esly Ferreira da Costa Júnior |
| First Co-advisor: | Rudolf Huebner |
| First Referee: | Andrea Oliveira Souza da Costa |
| Second Referee: | Ricardo Pires Peçanha |
| Abstract: | Trocadores de calor são amplamente utilizados na indústria por meio de diversas aplicações, como resfriamento, condensação, aquecimento de uma mistura e quebra de emulsões entre o petróleo e água. É comum utilizar diversos desses equipamentos em paralelo, para aumentar a produtividade, cujo efeito esperado é que tenham as mesmas condições operacionais na saída do processo. Quando um conjunto de equipamentos idênticos apresentam resultados diferentes, devem ser investigadas as causas que levam a esses desvios operacionais. O objetivo deste trabalho é realizar um estudo de um sistema de trocadores de calor de uma refinaria de petróleo, mais especificamente do sistema de condensadores de topo da fracionadora de uma unidade de craqueamento catalítico. O sistema constituído de seis trocadores de calor, denominados com sufixos A a F operam em pares e apenas o último par E/F opera com características muito diferentes dos outros dois conjuntos A/B e C/D. A metodologia empregada no trabalho foi utilizar técnicas de modelagem e simulação para avaliar o desempenho do sistema, como balanços de energia, cálculos de perda de carga em tubulações e trocadores de calor, estudos de análise de sensibilidade e construção de um modelo fluidodinâmico. Os resultados mostraram que os balanços de energia e o modelo fluidodinâmico apresentaram divergências em relação ao modelo analítico. Este último, constituído pelos cálculos da perda de carga e a análise de sensibilidade, apontam que o problema está na alta queda de pressão do lado da água, tanto nos tubos dos trocadores quanto nos headers de distribuição, principalmente do conjunto E/F. Para minimizar esse problema, conclui-se que a melhor solução seria a instalação de placas de orifício nos trechos A/B e C/D para equalizar a variação de pressão entre os três pares de trocadores de calor, precedida de uma etapa de instalação de sensores de pressão e vazão nas entradas e saídas de água de cada um dos pares de equipamentos e monitoramento em tempo real dessas variáveis. |
| Abstract: | Heat exchangers are widely used in industry in a variety of applications such as cooling, condensing, heating, and breaking down oil-water emulsions. It is common to use several of these devices in parallel to increase productivity. The expected effect is to have the same operating conditions at the output of the process. When a set of identical equipment presents different results, the causes that lead to these operational deviations must be investigated. The objective of this work is to carry out a study of a heat exchanger system in an oil refinery, more specifically the top condenser system of the fractionator in a catalytic cracking unit. The system consists of six heat exchangers, named with suffixes A to F and they operate in pairs. The last pair E/F operates with very different characteristics from the other two sets A/B and C/D. The methodology used in this work was to use modeling and simulation techniques to evaluate the system performance, based on energy balances, calculations of pressure drop in pipes and heat exchangers, sensitivity analysis studies, and construction of a fluid dynamic model. The results showed that energy balances and fluid dynamic model were not consistent with the analytical model – based on pressure drop calculations and sensitivity analysis. The results also revealed that the problem is in association with the high-pressure drop on the waterside, both in the exchanger tubes and in the distribution headers, mainly at the E/F set. To minimize this problem, it is concluded that the best solution would be to install orifice plates in sections A/B and C/D to equalize the pressure variation between the three pairs of heat exchangers, preceded by an installation of pressure and flow sensors at the inputs and outputs of each pair of equipment and real-time monitoring step of these variables. |
| Subject: | Engenharia química Trocadores de calor Simulação por computador Análise de sensibilidade Fluidodinâmica computacional Modelagem |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/38662 |
| Issue Date: | 17-Sep-2021 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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| Modelagem e simulação da perda de carga de um sistema de trocadores de calor em refino de petróleo.pdf | Dissertação de Mestrado_Andreia Abrahão | 8 MB | Adobe PDF | View/Open |
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