Projeto de Pesquisa em Quimica Analise de Processos na Petroquimica Acrilonitrila e Polimerizacao PAN

Curso Técnico de Química Avançado e Integrado Campus São Gonçalo 01 setembro 2022 Integração do conhecimento das disciplinas Processos Orgânicos e Operações Unitárias para desenvolver a análise de processos em unidades químicas O projeto de pesquisa é estágio e contempla carga de 480 h com as informações discutidas em sala de aula da disciplina Processos Orgânicos I e II e Operações Unitárias O estudante do curso técnico de química deverá avaliar i processo orgânico da indústria petroquímica ii operações unitárias iii integração com análise de desempenho da produção O aluno deverá desenvolver o título do Projeto A indústria de processos tem como principal finalidade obter produtos de melhor qualidade e com o menor custo As operações unitárias é a disciplina utilizada em diferentes processos para transportar fluidos sólidos separar aquecer purificar e acondicionar MPs e produtos para atender as necessidades do mercado com menor custo Os processos de sínteses orgânicas é parte integrante da indústria para gerar valor agregado para transformar matéria prima em produtos de alta rentabilidade comercial Os projetos de processos são controlados por operadores que administram e controlam os sistemas de equipamentos e a compreensão dos mecanismos e propriedades físico químicas assim como as variáveis de processo são importantes pois interferem na qualidade do produto e na eficiência rendimento O técnico de química faz parte da equipe de operadores que controlam os processos de produção e constituem a base de conhecimento para atender aos requisitos de projeto Objetivo Análise do sistema da rota de produção do composto petroquímico Acrilonitrila e o polímero derivado Pesquisar o processo de produção do produto petroquímico Acrilinitrila e o processo de polimerização PAN Desenvolver o processo com o menor custo para obter o produto com a MAIOR Pureza conforme cada caso Avaliar e DESCREVER as alternativas de Sucesso e INSUCESSO no projeto de processo Descrever os Controles que o OPERADOR Técnico de Química DEVERÁ FAZER Objetivos Específicos O técnico de química vai definir com base nas pesquisas e no estudo do projeto de processo pelo menos 3 objetivos específicos Os objetivos específicos estão embutidos no objetivo geral 1 Desenvolvimento do Trabalho Introdução Objetivo Desenvolvimento Conclusões 2 Fluxograma de Processo Usar o software Visio ou DIA 3 Funções dos equipamentos e processos específicos 4 Modelagem e Simulações Usar o COCO DWSIM OU Chemsep 5 Resultados Análise do Report oriundo de tabelas 6 Análise de Resultados Report Analysis 7 Conclusão 8 Bibliografia Somente Usar a Fonte que foi citada no texto Não USAR em hipótese alguma SITES como fonte de consulta Estrutura de Projeto Modelo ABNT Assista os vídeos que têm na internet Dezenas em português Unidades no Sistema Inglês Capa Sumário Referências Bibliográficas Limite Máximo de Páginas de Relatório 15 páginas Sem limite de anexos e apêndices Apresentação do fluxograma de processo obrigatório Apresentar os resultados dos programas usados Objetivo Propor um protótipo de processo de operações unitárias com bases em processos orgânicos para obter produtos puros com análise tecnológica de processo CAPEX e OPEX em diferentes casos cenários Mais uma vez para entender Método Etapas 1 Pesquisa na literatura do processo 2 Análise do Problema de Processos Orgânicos 3 Escolher sistemas de Operações Unitárias adequados 2 Desenvolver a modelagem 3 Desenvolver a simulação com pacote computacional em diferentes cenários 4 Analisar os resultados 5 Conclusão com base no objetivo Exemplo de Modelo de Relatório 1 Introdução 2 Objetivo e Objetivos Específicos 4 linhas 3 Fundamentação Teórica de Processos Orgânicos Não é discussão Teórica tem de ter objetividade Preparação técnica para o processo que será utilizado CADA CÓPIA DA WEB sem fundamentação científica será retirado 10 ponto do TRABALHO 4 Proposta de Processo Justificativas o uso de Torres Colunas configurações TCs bomba vasos 5 Modelagem e Simulação de Processos e Operações Unitárias Descrever as etapas simplificações propriedades dados fases e procedimentos específicos Descrever os testes e relatar e tabelar os insucesso com os parâmetros e variáveis de processo 6 Análise de Resultados 7 Conclusão 8 Referências Bibliográficas Anexos Gráficos Planilha Fluxogramas Exemplo de Metodologia de Relatório Análise dos Componentes da Carga Planejar Quais as Operações Unitárias serão Utilizadas Definir os Parâmetros e Selecionar as Variáveis de Processo SIMULAR Verificar Resultados Analisar o Report Indicar o Processo Operação Ideal Como fazer Componentes Planejamento de Processo Objetivo Controle de Processo Resultado Report Pureza Resultado Final Melhor Desempenho Escolhido o processo Carga Análise da Carga Operações Unitárias Equipamentos Bomba Valvula Vaso Torre Coluna Aquecedor Resfriador Variáveis de Processo Q Xi T P Processo 1 Processo 2 Processo 3 Processo n Simulações Produto final 0 Produto final 1 Produto final 2 Produto final x Processo 3 T 80 C P 20 psia RR 15 N 30 Estágios Bomba TC Coluna Vaso Valvula Produto final 1 98 de Pureza Ferramentas ChemSep DWSIM CAPECOCO O ChemSep Simulador de colunas de destilação de absorção e das operações de extração Ele combina o modelo clássico de coluna de estágios de equilíbrio com um modelo de coluna de não equilíbrio baseado em taxa em uma interface fácil e intuitiva O banco de dados do ChemSep LITE possui mais de 400 compostos químicos classificados pelo CAS fórmula química nomes O DWSIM é um software free com uma interface profissional e capacidade de calculo de reação métodos para cálculo Flash loops aninhados Nested Loops e diferentes alteranativas de construção de plantas com diversos equipamentos de operações unitárias Possui o módulo de carregamento do banco de dados de substâncias do ChemSep O pacote possui diversos algoritmos para cálculo de composição de componentes utilizando as equações de estado Modelos Termodinâmicos PengRobinson SRK LeeKesler UNIFAC UNIFAC Modificado Dortmund UNIQUAC NRTL ChaoSeader GraysonStreed e Lei de Raoult Operações Unitárias Misturador Divisor Separador Bomba Compressor Turbina Aquecedor Resfriador Válvula Tubulação Coluna Shortcut Trocador de Calor Reatores PFR CSTR Equilíbrio Conversão e Gibbs Separador de Componentes Placa de Orifício Coluna Rigorosa Destilação e Absorção Utilitários Diagrama de Fases Cálculo de Hidratos Ponto Crítico Dimensionamento de PSVs e Vasos Separadores Propriedades de Escoamento a Frio de Petróleos Ferramentas Gerador de Hipotéticos Caracterização de Petróleos C7 e curvas de destilação ASTM Análise de Processos Otimização Multivariável com ou sem restrições e Análise de Sensibilidade Os modelos termodinâmicos disponíveis são os mais usuais na Engenharia Química tanto para a fase gasosa quanto para a fase líquida gás ideal UNIQUAC NRTL PR SRK etc Após a coluna ser corretamente configurada e convergida diversas análises numéricas e gráficas incluindo o diagrama de McCabeThiele podem ser efetuadas para os pacotes ChemSep e DWSIM 1 Identificar a substância e caracterizar as propriedades físicoquímicas como a volatilidade viscosidade e fluxo na corrente 2 Análise do comportamento termodinâmico por meio de gráficos 3 Diagramas de equilíbrio Tx e Px para o componente mais volátil nas condições das correntes de alimentação das colunas auxiliam na determinação qualitativa das especificações que podem ser impostas ao topo e ao fundo das colunas 4 Diagramas de solubilidade em função das fração molar são obtidos pelos pacotes computacionais 1 Análise de sensibilidade em função de variáveis de processo temperatura pressão e composição sobre o azeótropo 2 Fazer o gráfico do perfil do K fator de separação e de T em função do número de pratos para cada coluna Chemsep Seleção da Operação de Separação ChemSep TM v698 File Edit Solve Analysis Databanks Tools Help Title Components Operation Properties Feeds Specifications Results Units Solve options Paths Operation Select Type of Simulation Flash Equilibrium column Nonequilibrium column Configuration Operation Simple Distillation Condenser Total Liquid product Reboiler Partial Liquid product Number of stages eg 10 10 Feed stages eg 5 7 5 Sidestream stages eg 29 Pumparounds eg 68 91 Changed Not converged Top Feed1 Bottom Alternativas de Processos ChemSepTM ToluenoXilenosep File Edit Solve Analysis Databanks Tools Help Title Components Operation Properties Thermodynamic Physical properti Reactions Feeds Specifications Analysis Pressures HeatersCoolers Efficiencies Column specs Results Tables Graphs McCabeThiele FUG Units Solve options Paths Operation Select Type of Simulation Flash Equilibrium column Nonequilibrium column Configuration Operation Simple Distillation Simple Distillation Extractive Distillation Azeotropic Distillation Simple AbsorberStripper Reboiled AbsorberStripper Refluxed AbsorberStripper Single Column Stage Simple Extractor Single Extraction Stage Complex Column Total Reflux Column Condense Reboiler Number of st Feed stage SIdestream Pumparounds eg 68 91 27 Modelo Termodinâmico ChemSepTM v698 File Edit Solve Analysis Databanks Tools Help Title Components Operation Properties Feeds Specifications Results Units Solve options Paths Thermodynamics Physical properties Reactions Select Thermodynamic Models Kvalue Raoults law Equation of state Ideal gas law Activity coefficient Ideal solution Vapour pressure Antoine Enthalpy Ideal EnthalpyExergy Reference state Vapour Heat of formation Excluded Surroundings T Heat Capacity IG T correlation Heat Capacity L Mole fraction av Henrys law components Enter Thermodynamic Model Parameters when required Changed Not converged 28 Feeds Feed Streams Specifications Insert Remove Mass flows Feed 1 Name Carga Stage 5 Twophase feed Split State T p Pressure Nm2 101325 Vapour fraction Temperature C 250000 Flowrates kgs toluene 120000 xylene 800000 Total flowrate 200000 Saved Converged 3 iterations CProgram FilesChemSepL6v98ToluenoXilenosep 29 Unidades Balanço de Massa Especificação de Processo Check de Input de Dados Resultados de Simulação Title Components Operation Properties Thermodynamic Physical properti Reactions Feeds Specifications Analysis Pressures HeatersCoolers Efficiencies Column specs Results Tables Graphs McCabeThiele FUG Units Solve options Paths Select table Streams XL Edit Copy Font Print Stream Carga Top Bottom Stage 5 1 10 Pressure Nm2 101325 101325 101325 Vapour fraction 0000000 0000000 0000000 Temperature C 250000 111513 120046 Enthalpy Jkmol 3978E07 2292E07 2213E07 Entropy JkmolK 982249 593233 498439 Total molar flow kmols 205588 347444 170844 Total mass flow kgs 200000 323071 167693 Vapour stdvolflow m3s Liquid stdvolflow m3s 230439 0371792 193260 Mole flows kmols toluene 130235 326531 975821 xylene 753530 0209129 732617 Mole fractions toluene 0633476 0939809 0571177 xylene 0366524 00601907 0428823 Mass flows kgs toluene 120000 300869 899132 xylene 800000 222026 777797 34 Aumentar a eficiência do Processo Balanço de Energia Title Components Operation Properties Thermodynamic Physical properti Reactions Feeds Specifications Analysis Pressures HeatersCoolers Efficiencies Column specs Results Tables Graphs McCabeThiele FUG Units Solve options Paths Select table Mass and Energy Balances XL Edit Copy Font Print Mass and Energy Balances Stream Apparatus Mass kgs Energy Js Exergy Js Carga 200000 8180E08 2159E08 Top 323071 79661E07 18208E07 Bottom 167693 37808E08 12419E08 Qcondenser 2337E08 5257E07 Qreboiler 59403E08 14359E08 Balance 0000000 0000000 17476E07 Thermodynamic efficiency 0807999 Component discrepancies absolute kmols relative toluene 8184E07 6284E08 xylene 34164E07 45339E08 Alterar as Condições de Operação Title Components Operation Properties Thermodynamic Physical properti Reactions Feeds Specifications Analysis Pressures HeatersCoolers Efficiencies Column specs Results Tables Graphs McCabeThiele FUG Units Solve options Paths Column Product Specifications Top product name Top Condenser duty name Qcondenser Top specification Reflux ratio 100000 Bottom product name Bottom Reboiler duty name Qreboiler Bottom specification Boilup ratio 100000 Product Guesses optional Use guesses for initialization Reset Add variable to monitor Saved Converged 4 iterations CProgram FilesChemSepL6v98ToluenoXilenosep DWSIM 38 Programa Open source para desenvolvimento de operações unitárias de processos e reações químicas com diversas aplicações Seleção de Componentes Modelos de Simulação Tipos de Algorítmos Select a suitable Flash Algorithm for your simulation If your system can show instabilities in the liquid phase immiscible compounds select an algorithm to predict the equilibrium with two liquid phases VLLE To calculate equilibrium including a solid phase select the corresponding algorithm For complex systems use one of the two Gibbs Minimization algorithms Click Next to continue Flash Algorithm Nested Loops VLE Nested Loops VLLE InsideOut VLE InsideOut VLLE Gibbs Minimization VLE Gibbs Minimization VLLE Nested Loops SVLE Eutectic Systems Nested Loops SVLE Solid Solution Systems Nested Loops VLLE Immiscible Liquids Click here to learn more about the flash algorithms implemented in DWSIM Next Cancel Definição do Sistema de Unidades Select the desired Units System for your simulation You can change the units of existing systems include new systems and perform other operations in the simulation setup window anytime after finishing this wizard Click Finish to exit the wizard and start simulating Units System English System Property Unit Property Unit Temperature R Pressure lbfft2 Mass flow rate lbmh Molar flow rate lbmolh Volumetric flow rate ft3s Specific Enthalpy BTUlbm Specific Entropy BTUlbmR Molecular Weight lbmlbmol Density lbmft3 Surface Tension lbfin Heat Capacity BTUlbmR Thermal Conductivity BTUfthR Kinematic viscosity ft2s Dynamic viscosity lbmfth DeltaT R DeltaP lbfft2 LengthHead ft Energy Flow BTUh Time h Volume ft3 Molar Volume ft3lbmol Area ft2 DiameterThickness in Force lbf Finish Cancel Conjunto de Equipamentos Material Stream Energy Stream Mixer Splitter Cooler Heater Pipe Segment Valve Pump Adiabatic Compressor Adiabatic Expander Heat Exchanger Shortcut Column Distillation Column Absorption Column Reboiled Absorber Refluxed Absorber Component Separator Tank Separator Vessel Conversion Reactor Equilibrium Reactor PFR Orifice Plate Adjust Specification Recycle Energy Recycle Custom Unit Operation Spreadsheet Unit Operation Flowsheet Unit Operation CAPEOPEN Unit Operation Solids Separator Modelo de Processo CARGA de Óleo MANIFOLD Separador Horizonal Corrente de Gás Corrente de Óleo Dados da Carga Selected Object Object CARGA de Óleo MANIFOLD Type Material Stream Status Calculated Properties Appearance 1 Conditions 1 Specification TemperatureandPressure 2 Temperature C 45 3 Pressure kgfcm2a 070016 4 Mass flow rate kgh 57999996 5 Molar flow rate m3d BR 12193184577 6 Volumetric flow rate m3h 734673756 7 Molar Fraction Vapor Phase 09051 8 Specific Enthalpy kJkg 12635164 9 Specific Entropy kJkgK 009369 A Composition editor Collection B Composition basis MolarFractions 2 Molar Composition 1 Mixture 2 Vapor 3 Overall Liquid 4 Liquid 1 3 Properties P1 Mixture P2 Vapor P3 Overall Liquid P4 Liquid 1 4 Miscellanea Property Package Fluxograma Corrente de Gás CARGA MANIFOLD Óleo Separador Horizonal Corrente de Óleo Separador LP Corrente 2 LiquidoLeve Corrente de Água Corrente2Pesado Simulation Report DWSIM 34 Details Title simulationtitle Comments simulationdetails Object Corrente de Gás Type Material Stream Property Value Mixture Density 054625 kgm3 Mixture Molar Weight 2098669 kgkmol Mixture Specific Enthalpy 4028066 kJkg Mixture Specific Entropy 056532 kJkgK Mixture Molar Enthalpy 84535762 kJkmol Mixture Molar Entropy 1186421 kJkmolK Mixture Thermal Conductivity 003406 WmK Mixture Molar Fraction Methane 077339 Ethane 005524 Propane 005495 nButane nC4 00543 Nundecane 000159 Water 006053 Report simulationtitle Simulation Report Available Items Selected Items Options Material Streams Material Streams Include Conditions Energy Streams Include Molar Composition Mixers Include Mixture Properties Splitters Include Vapor Phase Properties Pipe Segments Include Liquid Phase Mixture Properties Valves Include Liquid Phase 1 Properties Pumps Include Liquid Phase 2 Properties Tanks Include Aqueous Phase Properties Separators Tasks Compressors View Heaters Print Coolers Save Data Expanders Conversion Reactors Equilibrium Reactors Gibbs Reactors CSTRs PFRs Heat Exchangers Shortcut Columns DWSIM Simulation CSEPARADOR TRIFASICO 3Ddwxml File Settings Insert Tools Utilities Optimization Scripts Results Plugins Windows View Help Simulation Calculator States Solutions PFD Area System of Units Custom 1 Number Formatting Fraction Formatting Selected Object Object CARGA de Óleo MANIFOLD Type Material Stream Status Calculated Properties Appearance 1 Conditions 1 Specification TemperatureandPress 2 Temperature C 45 3 Pressure kgfcm2a 070016 4 Mass flow rate kgh 57999996 5 Molar flow rate m3d BR 12193184577 6 Volumetric flow rate m3h 734673756 7 Molar Fraction Vapor Phase 09051 8 Specific Enthalpy kJkg 12835164 9 Specific Entropy JkgK 009369 A Composition editor Collection B Composition basis MolarFractions 2 Molar Composition 1 Mixture 2 Vapor 3 Overall Liquid 4 Liquid 1 3 Properties P1 Mixture P2 Vapor P3 Overall Liquid Property Package Object List Selected Object Material Streams Spreadsheet Flowsheet Corrente de Gás Óleo MANIFOLD Separador Horizontal Corrente de Óleo Corrente de Água Separador LP Corrente 2 Liqui Corrente2Pes Calculator Status Idle Information 60 Messages 6 Errors 0 Warnings Date Type Message 72 23082015 221429 Tip After finishing updating the object connections call the flowsheet solver by pressing the F5 key 69 23082015 221415 Tip After finishing updating the object connections call the flowsheet solver by pressing the F5 key 67 23082015 221347 Tip After finishing updating the object connections call the flowsheet solver by pressing the F5 key Object Palette Adiabatic Compressor Adiabatic Expander Heat Exchanger Shortcut Column Distillation Column Absorption Column Reboiled Absorber Refluxed Absorber Component Separator Tank Separator Vessel Conversion Reactor Equlibrium Reactor Gibbs Reactor CAPE Computer Aided Process Environmental httpswwwyoutubecomwatchvWfxWzXKhEmk httpswwwyoutubecomwatchvclBY887gNg httpswwwyoutubecomwatchvGVGDYNR5kakt18s httpswwwyoutubecomwatchvBP5j9ccsxU Divirtase INSTITUTO FEDERAL Rio de Janeiro Campus São Gonçalo