Diagnóstico e optimização das operações de destilação da Egeo Solventes

Abstract

Este trabalho de dissertação constituiu o ponto de partida do processo de optimização das operações de destilação da EGEO Solventes, S.A. A fase inicial envolveu o diagnóstico da coluna de fraccionamento instalada na empresa e, em última instância, a sua optimização. Para o efeito, foram acompanhadas algumas operações de destilação e realizado um diagnóstico preliminar, considerando práticas comummente implementadas e a resposta do equipamento face às estratégias operacionais adoptadas. Este diagnóstico permitiu identificar algumas limitações ao nível da instrumentação associada ao funcionamento da coluna, nomeadamente na admissão de vapor, e em práticas que poderão ser alteradas e optimizadas futuramente, tal como o modo de inicialização da operação. Partindo de algumas questões identificadas num primeiro diagnóstico, foram propostos ensaios que permitissem a simulação do desempenho da coluna de fraccionamento da empresa no software escolhido para o efeito, o Aspen Batch Distillation®. Esta plataforma de simulação requer a introdução de inputs, tais como o número de andares de equilíbrio, razão de refluxo, caudal de utilidade quente, entre outros parâmetros. Para este efeito, foi realizado um primeiro ensaio que consistiu no fraccionamento de um “Ecosolve MCL” e na monitorização das respectivas temperaturas, caudais e composições. Porém, este Ensaio 1 revelou algumas limitações no que se refere ao funcionamento dos caudalímetros de destilado e refluxo. Este problema, adicionado ao facto de o caudal de utilidade quente ter sido excessivamente manipulado e o modo de inicialização da operação não ter sido o mais adequado, tornou este ensaio pouco útil para fins de simulação, mas importante no diagnóstico da coluna de fraccionamento. Neste sentido, foi realizado um segundo ensaio com o mesmo tipo de solvente, mas implementando um modo de inicialização e uma estratégia de operação diferentes. Numa primeira fase foi implementado refluxo total, seguido da destilação do produto. O refluxo total permitiu estimar a maioria dos parâmetros necessários na simulação computacional, uma vez que estavam reunidas condições estacionárias. Tendo em conta a informação disponível relativamente à coluna de fraccionamento, variáveis como o caudal de utilidade quente, razão de refluxo ou queda de pressão foram estimadas recorrendo a simulações computacionais. Contudo, o mesmo não aconteceu com o parâmetro mais importante para fins de diagnóstico, o número de andares de equilíbrio. Este parâmetro permite analisar a eficiência da coluna e, como tal, permite inferir se existem ou não problemas no seu funcionamento. As simulações computacionais não foram conclusivas neste aspecto; verificou-se que numa gama vasta de números de andares, as diferenças entre os perfis de concentrações obtidos por simulação e os experimentais foram mínimas. Impunha-se, assim, a realização de ensaios adicionais que permitissem a obtenção de conclusões mais seguras. Neste âmbito, foram propostas metodologias a seguir em trabalhos futuros, entre as quais o tipo de ensaio e de solvente a usar. Apesar de todas estas limitações, este trabalho permitiu dar um passo importante no diagnóstico da coluna de fraccionamento, identificando os pontos fracos que devem ser alvo de estudo e ponderação por parte da EGEO Solventes, S.A. para aumentar a sua iv competitividade e rentabilizar ao máximo os lotes de solventes que chegam diariamente às suas instalações.

This work aims to constitute an initial step in the optimization of the distillation operations that currently take place at EGEO Solventes, S.A. This initial stage considered the diagnosis of the company’s main distillation column, in order to optimize its operation. For this purpose, some batches were followed and a preliminary diagnosis was made, based on common practices and on the response of the equipment given the strategies adopted. This diagnosis identified some instrumental limitations, namely the steam supply, and practices that could be changed and optimized, such as the startup of the operation. Starting with some issues identified in this first diagnosis, tests were proposed to allow the simulation of the company’s column in the chosen software, the Aspen Batch Distillation®. This simulation platform requires the introduction of various inputs, such as the number of equilibrium stages, reflux ratio, steam flow and other parameters. For this purpose, a first test consisted in the distillation of a mixture, known as “Ecosolve MCL”, and monitorization of its temperatures, flows and compositions. This first test revealed some limitations in the operation of the distillate and reflux flowmeters. These problems and the facts that the flow of hot utility were excessively manipulated and the startup mode was not the most appropriate, made this test not very useful for simulation, but important for the column diagnosis. A second test was therefore performed with the same kind of solvent, but implementing a different startup mode and operation strategy. During an initial phase total reflux was used, followed by product distillation. The total reflux period allowed estimating the majority of the parameters needed for computer simulation, since stationary conditions were established. Considering the available information relative to the distillation column, variables like steam flow, reflux ratio and pressure drop were estimated using computer simulations. However, the same was not possible for the most important parameter for diagnostic, the number of equilibrium stages. This parameter gives information relative to the column efficiency and allows us to infer if there are operational problems. However, the computer simulations weren’t conclusive in this respect. Within a large range of equilibrium stages, the differences between the simulated and experimental composition profiles were negligible. Therefore, a third test would be required to obtain more unquestionable conclusions. In this sense, methodologies have been defined to be used in future tests, including the type of operation and solvent to use. Despite all of these limitations, this work allowed an important step towards the diagnosis of this distillation column, identifying weaknesses that should be further investigated by EGEO Solventes, S.A. to extend their competitiveness and monetize the solvents that arrive every day to the company’s facilities.