Simulação computacional e análise paramétrica de uma unidade
industrial de descarga e estocagem de amônia líquida pressurizada

Elisiario, Alessandra Caldas D'Moraes

Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15209

Document type:	Dissertação
Access type:	Acesso Aberto
Title:	Simulação computacional e análise paramétrica de uma unidade industrial de descarga e estocagem de amônia líquida pressurizada
Author:	Elisiario, Alessandra Caldas D'Moraes
First Advisor:	Assis, Adilson José de
First member of the Committee:	Lopes, Luís Cláudio Oliveira
Second member of the Committee:	Xavier, Marcelo Fonseca
Summary:	A amônia é umas das principais matérias-primas para a produção de diferentes tipos de fertilizantes, dentre os quais estão o fosfato de monoamônio (MAP), o fosfato de diamônio (DAP), a uréia, o sulfato de amônio. O triângulo mineiro é um importante produtor de MAP, obtido através da reação entre a amônia e o ácido fosfórico. A amônia utilizada não é produzida na planta, sendo que seu recebimento e estocagem no complexo de fertilizantes são realizados numa unidade industrial que utiliza trocadores de calor, vasos de flash, bombeamento, vasos de armazenagem etc. Devido a alterações na especificação do recebimento de amônia ao longo dos anos e de condições operacionais atuais diferentes das condições de projeto, a amônia pode deixar de ser enviada às unidades produtoras de MAP em condições satisfatórias. Neste trabalho, simulou-se a unidade industrial de estocagem no simulador de processos COCO, software gratuito baseado no protocolo CAPE-OPEN, com o objetivo de analisar a sensibilidade do processo às alterações das variáveis operacionais mais importantes. Foi possível verificar que o COCO representou com fidelidade a unidade. Na simulação dos dados de projeto da unidade, comprovou-se a adequação da equação de estado de Peng- Robinson como pacote termodinâmico. Realizou-se uma análise paramétrica da planta, com os dados operacionais atuais e foi possível concluir que a alteração na especificação de recebimento da amônia não possui efeito significativo nas demais variáveis de processo da unidade. A elevação da pressão de operação da esfera aumentou em 6 K a temperatura da amônia para o MAP, elevando sua pressão de vapor e a sua tendência a se volatilizar nas linhas, o que causa cavitação das bombas. Por fim, foram propostas mudanças operacionais, com base em resultados simulados, para as quais é possível obter um ganho energético nos compressores e bombas do descarregamento de 28,61 kW. Este ganho corresponde a uma economia de 3,34% no custo variável de energia destes equipamentos. Nesta condição proposta, foi possível ainda retornar a temperatura de exportação de amônia para as unidades de MAP para sua condição original de projeto.
Abstract:	Ammonium is one of the main raw materials for the production of different types of fertilizers, such as monoammonium phosphate (MAP), diammonium phosphate (DAP), urea and ammonium sulfate. The Triângulo Mineiro region is an important MAP producer. It is produced by the reaction between ammonium and phosphoric acid. The ammonium used is not produced at this fertilizer production facility. It is received and stored at an industrial unit that contains heat exchangers, compressors, pumps, flash vessels, etc. Due to changes in the specification of the ammonium supply, and to operational conditions different of those projected for the storage unit, the quality of the ammonium sent to the MAP production units may not be satisfactory. The ammonium industrial storage unit was simulated with the aid of COCO, a free-ofcharge computer software, based on the CAPE-OPEN protocol, in order to analyze the process sensibility to variables set-point changes. The simulation was based on the Peng- Robinson equation of state. It was possible to verify that COCO had good accuracy with reality through the simulation of the project data of the unit. The current operational data were also simulated, and it was found through parametric analysis that the specification of the received ammonium does not have any influence on the other process variables of the industrial unit. On the other hand, the elevation of the operational pressure of the storage spheres increases the temperature of the ammonium exported to the MAP facilities in 6K. This elevation increases the ammonium s vapor pressure, its tendency to volatilize and causes pump cavitation. Through simulation, a new operational point was proposed. It was possible to obtain an energetic gain of 28.61 kW at the pumps and compressors. This gain corresponds to an energy cost reduction of 3.34% at these equipment. At this new condition, the temperature of the ammonium sent to the MAP units returned to its original projected values.
Keywords:	Simulação computacional CAPE-OPEN Fertilizantes Amônia Computer simulation Fertilizers Ammonium Amônia líquida - Indústria Amônia como fertilizante
Area (s) of CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language:	por
Country:	BR
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym:	UFU
Department:	Engenharias
Program:	Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote:	ELISIARIO, Alessandra Caldas D'Moraes. Simulação computacional e análise paramétrica de uma unidade industrial de descarga e estocagem de amônia líquida pressurizada. 2013. 115 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2013.281
Document identifier:	https://doi.org/10.14393/ufu.di.2013.281
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15209
Date of defense:	5-Jul-2013
Appears in Collections:	DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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