Avaliação Econômica de Processos Químicos - Metodologias e Viabilidade

AVALIAÇÃO ECONÔMICA DE PROCESSOS QUÍMICOS QUÍMICOS AVALIAÇÃO ECONÔMICA DE PROCESSOS QUÍMICOS OBJETIVOS Apresentar noções gerais sobre metodologias para estimar custos de investimento de instalações industriais químicas 2 custos de investimento de instalações industriais químicas Apresentar os principais critérios de Avaliação de Viabilidade Econômica de empreendimentos da Indústria Química Bibliografia BIEGLER LT GROSSMANN IE WESTERBERG AW Systematic methods of chemical process design Prentice Hall 1997 DOUGLAS JM Conceptual process design McGrawHill 1988 PETERS MS TIMMERHAUS KD Plant design and economics for chemical engineers McGrawHill 1991 2003 1991 2003 SEIDER WD SEADER JD LEWIN DR Process design principles synthesis analysis and evaluation John Wiley Sons 1999 SMITH R Chemical process design McGrawHill 1995 TURTON R BAILIE RC WHITING WB SHAEIWITZ JA Analysis Synthesis and Design of Chemical Processes PrenticeHall 1998 2nd Ed 2003 3rd Ed 2009 4th Ed 2012 5th Ed 2018 3 AVALIAÇÃO ECONÔMICA DE PROCESSOS QUÍMICOS OBJETIVOS Estudo da viabilidade de processos novos de modificações em processos existentes de modificações em processos existentes de novos empreendimentos no nível de projeto de processos 4 Faixa de erros 30 a 50 20 a 30 15 a 20 Custo de execução do projeto AVALIAÇÃO ECONÔMICA Nível de detalhamento Síntese de processo Projeto Projeto de de processo processo Projeto básico Projeto detalhado Projeto Projeto executivo executivo 10 a 15 5 a 10 5 PROJETO DO PROCESSO Balanço Material Balanço Energético Condições de Processo SELEÇÃO E Processo Especificações das Correntes e Operações SELEÇÃO E DIMENSIONAMENTO DOS EQUIPAMENTOS PRINCIPAIS AVALIAÇÃO ECONÔMICA 6 ETAPAS 1 ESTIMATIVA DE INVESTIMENTO AVALIAÇÃO ECONÔMICA 1 ESTIMATIVA DE INVESTIMENTO 2 ESTIMATIVA DE CUSTOS OPERACIONAIS 3 AVALIAÇÃO ECONÔMICA 7 1 ESTIMATIVA DE INVESTIMENTO Fontes de informações Fornecedores Fornecedores Literatura Técnica 8 1 ESTIMATIVA DE INVESTIMENTO Baseiase na obtenção de valores estimados para os EQUIPAMENTOS PRINCIPAIS DE PROCESSO EQUIPAMENTOS PRINCIPAIS DE PROCESSO e aplicação de fatores multiplicadores sobre esses valores 9 1 ESTIMATIVA DE INVESTIMENTO Consulta a fornecedores A partir das especificações de cada equipamento A partir das especificações de cada equipamento obter os custos junto a fornecedores de equipamentos e de serviços 10 1 ESTIMATIVA DE INVESTIMENTO A partir do valor do investimento de unidades industriais similares Aplicação da regra da potência Valor Valor Capacidade m C C I I 0 1 0 1 Erro 30 a 40 m varia de 04 a 09 Em geral m 23 11 Product or process Acetic acid CH3OH and COcatalytic 9 103 10 8 068 Acetone Propylenecopper chloride catalyst 9 104 100 33 045 Ammonia Steam reforming 9 104 100 29 053 Ammonium nitrate Ammonia and nitric acid 9 104 100 6 065 Butanol Propylene CO and H2Ocatalytic 45 104 50 48 040 Chlorine Electrolysis of NaCl 45 104 50 33 045 Ethylene Refinery gases 45 104 50 16 083 Ethylene oxide Ethylenecatalytic 45 104 50 59 078 Formaldehyde 37 Methanolcatalytic 9 103 10 19 055 Glycol Ethylene and chlorine 45 103 5 18 075 Hydrofluoric acid Hydrogen fluoride and H2O 9 103 10 10 068 Methanol CO2 natural gas and steam 55 104 60 15 060 Nitric acid highstrength Ammoniacatalytic 9 104 100 8 060 Phosphoric acid Calcium phosphate and H2SO4 45 103 5 4 060 Polyethylene highdensity Ethylenecatalytic 45 103 5 19 065 Propylene Refinery gases 9 103 10 4 070 Sulfuric acid Sulfurcontact catalytic 9 104 100 4 065 Urea Ammonia and CO2 55 104 60 10 070 Obs valores em dólares em 2003 1 ESTIMATIVA DE INVESTIMENTO Estimativa do Investimento Total baseada nos Fatores de Lang Estimado pela multiplicação dos preços da soma valores estimados dos Estimado pela multiplicação dos preços da soma valores estimados dos Equipamentos Principais postos no local da planta por fatores globais T ipo de planta Fatores de L ang m aterial processado Investim ento Físico Investim ento T otal Sólido 40 47 Sólidofluido 43 50 Fluido 50 60 Erro 40 13 1 ESTIMATIVA DE INVESTIMENTO Estimativa baseada em fatores multiplicadores específicos sobre o custo de aquisição dos Equipamentos Principais do Processo Estimado a partir da soma dos preços dos equipamentos entregues no local da planta com a aplicação de fatores multiplicadores referentes a cada item do investimento previsto CIF CEP i1 to n fi CEP j1 to m Cj CEP CUSTO TOTAL DO INVESTIMENTO FÍSICO Cj CUSTO DE AQUISIÇÃO DO EQUIPAMENTO PRINCIPAL j entregue nas instalações da fábrica fi FATOR MULTIPLICADOR i SOBRE OS EQUIPAMENTOS PRINCIPAIS Estimativa baseada em Fatores Multiplicadores Específicos 15 1 ESTIMATIVA DE INVESTIMENTO Estimativa de Valores para os Equipamentos Principais baseada em correlações para o Módulo Unitário de cada equipamento principal Bare Module Cost valor estimado do equipamento instalado incluindo serviços de instalação e infraestrutura específica Precisão 20 a 30 16 ESTIMATIVA DE CUSTOS DE EQUIPAMENTOS O custo de aquisição do equipamento é estimado por correlações empíricas do tipo Em que C custo de aquisição do equipamento A variável de capacidade do equipamento A variável de capacidade do equipamento O valor C é a base para estimar o custo do módulo básico de cada equipamento da unidade industrial CBM da seguinte forma Os fatores FM e FP relacionamse a correções para pressão de operação e material de construção Os fatores B1 e B2 relacionamse aos custos de itens auxiliares tubulação instrumentação etc 17 CBM C B1 B2FPFM ESTIMATIVA DE CUSTOS DE EQUIPAMENTOS O fator de pressão pode ser relacionado à pressão na forma O fator de material é apresentado de diferentes formas O fator de material é apresentado de diferentes formas dependendo do material de construção e do equipamento As constantes K1 K2 K3 B1 B2 C1 C2 C3 são tabeladas como no exemplo a seguir 18 EXEMPLOS Exchanger Type K1 K2 K3 C1 C2 C3 B1 B2 Amin m2 Amax m2 Pmax barg Double Pipe 30238 00603 0 649451 66786 17442 074 121 02 10 300 Multiple Pipe 21138 09658 0 649451 66786 17442 074 121 10 75 300 Fixed Tube Sheet or UTube 32138 02688 007961 0064992 005025 001474 180 150 4 900 140 Floating Head 34338 01445 010790 0064992 005025 001474 180 150 10 900 140 Bayonet 35238 01916 009474 0064992 005025 001474 180 150 10 900 140 Kettle Reboiler 35638 01906 011070 0064992 005025 001474 180 150 10 100 140 Scraped Wall 37438 09270 0 649451 66786 17442 074 121 2 20 300 Teflon Tube 35738 04548 0 0 0 0 180 150 7 75 15 Air Cooler 36418 04053 0 006154 00473 0 153 127 35 20000 250 Spiral Tube 34088 06000 009944 040453 01859 0 074 121 1 45 400 Spiral Plate 36788 04412 0 0 0 0 153 127 2 200 19 Flat Plate 38528 04242 0 0 0 0 153 127 15 1500 19 1 Pressure factors given are for 100 P 300 barg for 40 P 100 use C1 06209 C2 09274 C3 03369 for P 40 C1 C2 C3 0 2 Pressure factors given are for when shell or both shell and tube are 10 barg when tubes only 10 barg use C1 004139 C2 004139 C3 0 3 Pressure factors given are for when shell or both shell and tube are 10 barg when tubes only 10 barg use C1 021150 C2 009717 C3 0 EXEMPLOS Purchased Cost of Heat Exchanger Cp Bayonet Floating Head Fixed Tube Sheet or UTube Teflon Tube Scraped Wall Multiple Pipe Kettle Reboiler Double Pipe CEPCI 382 mid1996 Heat Transfer Area A m² EXEMPLOS Purchased Cost of Heat Exchanger Cp Flat Plate Air Cooler Spiral Plate Spiral Tube CEPCI 382 mid1996 Heat Transfer Area A m² EXEMPLOS Purchased Cost of Pump Cp Reciprocating Centrifugal Rotary Positive Displacement CEPCI 382 mid1996 Shaft Power Ws kW EXEMPLOS Pressure Factor Fp Pressure at Suction P barg Centrifugal Rotary Positive Displacement Reciprocating ESTIMATIVA DE CUSTOS DE EQUIPAMENTOS Valor m C C I I 0 1 0 1 Capacidade Equipamento Valor de m TANQUES REATORES 055 a 065 COLUNAS DE DESTILAÇÃO 070 TROCADORES DE CALOR 065 BOMBAS CENTRÍFUGAS 050 FILTROS 050 a 060 CASO GERAL 23 24 ATUALIZAÇÃO DE VALORES Purchased Cost of Heat Exchanger Cp Heat Transfer Area A m² CEPCI 382 mid1996 Bayonet Floating Head Fixed Tube Sheet or UTube Multiple Pipe Double Pipe Kettle Reboiler Scraped Wall Teflon Tube ATUALIZAÇÃO DE VALORES CEPCI 2023 803 27 Economic Indicators 2021 2022 2023 Download the CEPCI two weeks sooner at wwwchemengonlinecompci CHEMICAL ENGINEERING PLANT COST INDEX CEPCI 195759 100 Mar 23 Prelim Feb 23 Final Mar 22 Final CE Index 7995 7980 8036 Equipment 10990 10082 10179 Heat exchangers tubes 9231 8593 8590 Process machinery 10526 10514 10168 Pipes valves fittings 14039 14064 14528 Process instruments 9066 9455 9063 Pumps compressors 13989 13815 12423 Electrical equipment 7970 7847 7432 Structural supports misc 11190 11208 11282 Construction labor 3618 3686 3483 Buildings 3096 3673 3213 Engineering supervision 3120 3113 3123 Starting in July 1987 separate data series for labor and compressors were converted to 1992 manhour series by the US Bureau of Labor Statistics BLS Starting in March 2016 the data series for chemical industry special machinery was replaced because the series was discontinued by BLS see Chem Eng April 2018 p 7677 Annual Index 2015 5588 2016 5417 2017 5675 2018 6031 2019 6075 2020 5962 2021 7088 2022 8160 CURRENT BUSINESS INDICATORS LATEST PREVIOUS YEAR AGO CPI output index 2017 100 Mar 23 1000 Feb 23 1003 Jan 21 993 Mar 22 1011 CPI value of output billions Feb 23 20767 Jan 23 20961 Dec 22 20645 Feb 22 20047 CPI operating rate Mar 23 789 Feb 23 802 Jan 23 795 Mar 22 820 Producer prices industrial chemicals 1982 100 Mar 23 3280 Feb 23 3267 Jan 23 3294 Mar 22 3551 Industrial Production Manufacturing 2017 100 Mar 23 955 Feb 23 1000 Jan 23 984 Mar 22 1005 Hourly earnings index chemicals allied products 1982 100 Feb 23 2096 Jan 23 2114 Dec 22 2038 Mar 22 1975 Productivity index chemicals allied products 1982 100 Mar 23 922 Feb 23 924 Jan 23 906 Mar 22 936 CPI OUTPUT INDEX 2017 100 CPI OUTPUT VALUE BILLIONS CPI OPERATING RATE J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D Due to discontinuation the Index of Industrial Activity has been replaced by the Industrial Production Manufacturing Index from the US Federal Reserve Board For the current reports CPI output index values the base year was changed from 2012 to 2017 Current business indicators provided by Global Insight Inc Lexington Mass 2 CUSTOS OPERACIONAIS VARIÁVEIS Matériasprimas Utilidades energia Utilidades energia Catalisador Mão de obra de operação e supervisão Manutenção suporte operacional Royalties 28 2 CUSTOS OPERACIONAIS FIXOS Depreciação Impostos Impostos Seguro Aluguel Apoio administrativo Custos financeiros 29 DEPRECIAÇÃO EXEMPLO CASO 1 Investimento de R 10000000 em uma unidade industrial taxa de retorno de 20 ano Vida do empreendimento 10 anos Valor residual do investimento após 10 anos R 1000000 Total acumulado após 10 anos 10x2000000 1000000 R 21000000 30 DEPRECIAÇÃO EXEMPLO CASO 2 Investimento de R 10000000 em um fundo de renda fixa à taxa de 10 ano Vida do empreendimento 10 anos Total acumulado após 10 anos 1000000010110 R 25937425 sem retiradas Total acumulado após 10 anos 10x1000000 10000000 R 20000000 31 AVALIAÇÃO DO CUSTO DE INVESTIMENTO Vida útil do empreendimento 10 anos No final recuperase Capital de giro Terreno Valor residual do investimento 32 CAPITAL DE GIRO Estoques de matériasprimas Estoques de produtos Estoques de produtos Créditos Débitos 33 Fluxo acumulado G H 1 1 Fluxo de caixa acumulado 2 2 Valor presente do fluxo de caixa acumulado 0 13 A B C D E F 3 3 Taxa interna de retorno de caixa acumulado N j j j i FC P V 1 1 34