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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Projeto auxiliado por computador de processos industriais sustentáveis e seguros usando simulador de processos
Alternate title (s): Computer-aided design of sustainable and safe industrial processes using process simulator
Author: Gonçalves, Ricardo Vieira
First Advisor: Assis, Adilson José de
First member of the Committee: Souza, Davi Leonardo de
Second member of the Committee: Almeida, Gustavo Matheus de
Third member of the Committee: Gedraite, Rubens
Fourth member of the Committee: Neiro, Sérgio Mauro da Silva
Summary: Análise de riscos são procedimentos comuns em processos industriais, porém esses procedimentos são aplicados em estágios finais do processo de concepção ao da planta. Quando procedimentos de análise de riscos são aplicados em estágios inicias, melhores resultados são obtidos. Neste trabalho um procedimento de otimização aplicado à análise de riscos é utilizado com intuito de estimar o custo total de um processo (Ctotal) na etapa de construção do fluxograma, em função do custo de investimento em equipamentos (Ceqq) e o custo de acidentes (Cacc). O custo de acidentes é obtido avaliando-se os riscos em potenciais presentes em uma planta e as consequências que um acidente, caso ocorra, podem causar às pessoas, ao meio ambiente, aos equipamentos, etc. Uma vez que a relação entre custo de investimento em equipamentos e custo de acidentes é indireta, um procedimento de otimização pode ser aplicado para obtençãoo de um cenário ótimo". Para a avaliação da metodologia de otimização aplicada à análise de riscos utilizou-se a planta de produção de biodiesel para estudo de caso. Vários trabalhos presentes na literatura simulam, avaliam e otimizam a planta de produção de biodiesel, entretanto esses estudos são feitos apenas no âmbito tecnológico e econômico, nenhuma avaliação que aborde procedimentos de análise de riscos em estágios inicias foi aplicada. Para a construção, simulação e avaliação do processo de produção de biodiesel foi utilizado o software COCO, um software gratuito que suporta o protocolo CAPE-OPEN e que contêm mais de 400 compostos em seu banco de dados (PCDmanager), entretanto, nem todas as substâncias presentes no processo de produção do biodiesel estão presentes no banco de dados, fazendo-se necessária a inserção dos mesmos. Para a inserção das substâncias ausentes, optou-se pela criação de um algoritmo em Scilab contendo diversas correlações e métodos de contribuição de grupos (Joback, Constantinou e Gani, Marrero e Gani, etc) capazes de predizer as propriedades termofísicas dos compostos puros. Uma vez que essas propriedades foram preditas, foi efetuada a inserção das substâncias ausentes no PCDmanager. O fluxograma simulado no software COCO apresentou resultados próximos ao da literatura, com conversão por passe de 95% no reator de transesterificação e uma corrente de produto de biodiesel de 1066,75 Kg/h com pureza de 92%. O procedimento de otimização aplicada à análise de risco mostrou que o número de tanques de armazenamento de metanol no processo de produção de biodiesel deve ser igual à três, obtendo-se assim o menor custo total.
Abstract: Risk analysis procedures are common in industrial processes, but applied in the final stages of plant design process. When risk assessment procedures are applied in early stages, better results are obtained. In this work an optimization procedure applied to risk analysis was used in order to estimate the total cost of a process (Ctotal) as a function of cost of equipaments (Ceqq) and cost of accidents (Cacc). The cost of accidents was obtained evaluating the potential risks present in a plant and the consequences of an accident, if it occurs, can cause to people, the environment, equipment, etc. Since the relationship between the cost of investment in equipment and cost of accidents is indirect, an optimization procedure may be applied to obtain a \ optimal scenario ". For evaluating the optimization methodology applied to risk analysis, was used the biodiesel production plant for case study. Several literature studies simulate, evaluate and optimize the production of biodiesel plant, though these studies are done only in the technological and economic context, any assessment that addresses risk analysis procedures in the early stages was applied. For construction, simulation and evaluation of the biodiesel production process was used the software COCO, a free software supporting the CAPE-OPEN protocol and that contain more than 400 compounds in its database (PCDmanager), however, not all substances present in the biodiesel production process are present in the database, making necessary insert them. For the insertion of the missing substances, it was created an algorithm in Scilab containing various correlations and group contribution methods (J oback, Constantinou and Gani, Marrero and Gani, etc.) able to predict the thermo-physical properties of pure compounds. Once these properties have been predicted, the inclusion of the missing substances was made in the PCDmanager. The process simulated in software COCO presented results near to the literature, 95% of conversion in the transesterification reactor and a biodiesel product stream 1066.75 kg/h, with a purity of 92%. The optimization procedure applied to risk analysis concluded that the number of methanol storage tanks in the biodiesel production process should be equal three, thus yielding the lowest total cost.
Keywords: Engenharia química
Avaliação de riscos
Biodiesel
Otimização estrutural
Otimização
COCO
Propriedades
Risk analysis
Optimization
Properties
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: GONCALVES, Ricardo Vieira. Projeto auxiliado por computador de processos industriais sustentáveis e seguros usando simulador de processos. 2015. 113 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.8.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.8
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/25287
Date of defense: 13-Nov-2015
Appears in Collections:TESE - Engenharia Química

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