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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-5674-2706
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Simulação e análise termodinâmica de uma planta de produção de ácido sulfúrico por duplo contato
Alternate title (s): Simulation and thermodynamic analysis of a double contact sulfuric acid production plant
Author: Ferreira, Ulysses Guilherme
First Advisor: Neiro, Sérgio Mauro da Silva
First member of the Committee: Silva, Carlos Alexandre Moreira da
Second member of the Committee: Costa, Thiago Vaz da
Third member of the Committee: Reis, Miria Hespanhol Miranda
Summary: Com a crescente demanda por energia no mundo, é cada vez mais importante adotar práticas que utilizem os recursos energéticos de forma mais eficiente. Nesse sentido, as técnicas baseadas na primeira e segunda lei da termodinâmica desempenham um papel fundamental no setor industrial, que é o maior consumidor de energia do mundo. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo investigar como é possível otimizar o uso de recursos energéticos em uma planta de produção de ácido sulfúrico, por meio de uma análise termodinâmica. Análise que permitiu identificar a eficiência termodinâmica da planta e apontar o equipamento responsável pela maior perda de trabalho. A simulação do processo de produção de ácido sulfúrico por duplo contato foi feita utilizando o simulador de processos UniSim Design, e o Aspen Plus foi utilizado para a determinação de entalpia e entropia de cada corrente de processo, variáveis que são utilizadas na análise termodinâmica. Os resultados da análise mostraram que o forno é o principal responsável pela perda de trabalho na planta, representando 59% do total. Esse resultado é consistente com estudos anteriores realizados por outros autores. A eficiência termodinâmica da planta foi identificada como baixa e também está de acordo com a literatura, atingindo apenas 17,05%. Com base nesses resultados, foi realizada uma simulação de uma nova planta com ajustes de temperatura em algumas correntes do processo, com o objetivo de aumentar a eficiência termodinâmica. A nova planta apresentou uma redução significativa na perda de trabalho na torre de absorção intermediária 32,52% e apresentou uma economia de quase 6.000 kW de energia em relação à planta original. Além disso, a eficiência termodinâmica da nova planta aumentou para 18,59%, o que representa uma melhora em relação à planta original. Esses resultados são importantes para a indústria, pois mostram como as técnicas da termodinâmica podem ser aplicadas para melhorar a eficiência energética em processos industriais, contribuindo para uma economia mais sustentável e para a preservação do meio ambiente.
Abstract: With the increasing demand for energy in the world, it is becoming more and more important to adopt practices that use energy resources more efficiently. In this sense, the techniques based on the first and second law of thermodynamics play a fundamental role in the industrial sector, which is the world's largest energy consumer. In this context, this study aims to investigate how it is possible to optimize the use of energy resources in a sulfuric acid production plant through thermodynamic analysis. This analysis allowed us to identify the thermodynamic efficiency of the plant and pinpoint the equipment responsible for the greatest loss of work. The simulation of the double contact sulfuric acid production process was carried out using the UniSim Design process simulator, and Aspen Plus was used to determine the enthalpy and entropy of each process stream, variables that are used in thermodynamic analysis. The results of the analysis showed that the furnace is the main contributor to the plant's work loss, accounting for 59% of the total. This result is consistent with previous studies conducted by other authors. The thermodynamic efficiency of the plant was identified as low, also in agreement with the literature, reaching only 17.05%. Based on these results, a simulation of a new plant was carried out with temperature adjustments in some of the process streams, aimed at increasing thermodynamic efficiency. The new plant showed a significant reduction in work loss in the intermediate absorption tower by 32.52% and saved nearly 6,000 kW of energy compared to the original plant. Additionally, the thermodynamic efficiency of the new plant increased to 18.59%, representing an improvement over the original plant. These results are important for the industry, as they show how thermodynamic techniques can be applied to improve energy efficiency in industrial processes, contributing to a more sustainable economy and the preservation of the environment.
Keywords: Simulação de processos
Process simulation
ácido sulfúrico
sulfuric acid
análise termodinâmica
thermodynamic analysis
perda de trabalho
lost work
eficiência termodinâmica
thermodynamic efficiency
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
Subject: Engenharia química
Ácido sulfúrico - Indústria
Indústria química - Métodos de simulação
Controle de processos químicos
Testes químicos e reagentes
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: FERREIRA, Ulysses Guilherme. Simulação e análise termodinâmica de uma planta de produção de ácido sulfúrico por duplo contato. 2023. 84 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.65
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.65
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37391
Date of defense: 8-Feb-2023
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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