CURSO DE OPERADORES DE PROCESSO INDUSTRIAIS

CURSO DE OPERADORES DE PROCESSO INDUSTRIAIS – OP. Unitárias: GESTOR OPERACIONAL

Processos Especiais de Controle e Solução de Anormalidades na Coluna de Destilação

Propositor e Facilitador: - Trabalho de Grupo - Valor total: 3,0 pts.

DEAD CAT BOUNCE

O assunto não é incompreensível talvez, ainda não tenha capacidade de compreender – J. Hélio Freire

Parte I (Bases para resolução das Situações Operacionais Hipotéticas)

Leve em conta a figura anexa a seguir, exerça e apresente as soluções para cada caso: Uma Coluna (torre) de destilação é reconhecidamente um dos equipamentos (no seu modus operandi) mais sofisticados tanto nos aspectos operacionais como na complexidade de interpretação do processo (análise do comportamento das variáveis envolvidas e definidas no seu know how e procedimentos, instruções operacionais), principalmente quando se quer atingir sua performance na eficiência e eficácia no seu processo e controle de uma planta industrial integrada -, requer principalmente, ênfase na sua Gestão energética. Ademais, tomando ainda com base a figura já citada, considere as seguintes situações e ocorrências sempre (always) com as quais nos defrontamos diariamente, minuto a minuto, realçamos uma vez mais, levando-se em conta as premissas exigidas pelo know how traduzidas nas instruções superiores a serem observas, analisadas e seguidas.

As equipes de turno são nesse caso formadas por hipotéticas composições: Operador sênior, Operador de painel, Operador de painel trainee e um Operador de campo.

– Premissas do Processo (Aspectos Práticos)

1.1. O controle de uma coluna de destilação visa basicamente atender a três* objetivos:

a) Manter estável as condições de operação da coluna; b) Regular as condições de operação para que os produtos mantenham-se dentro dos padrões de qualidade exigidos; c) Atingir esses dois objetivos de maneira mais eficiente e eficaz possível.

* Eu, humilde acrescento uma quarta: segundo estudos as operações com as colunas de destilação consomem quase cerca 6% de toda energia dos EUA (46% do consumo do ramo industrial). Sem atentar para realidades como essa, há quem difunda que os processos de destilação, é uma operação tecnologicamente dominada, sobre a qual há muito pouco para se estudar ou desenvolver. “?” Ledo engano, se considerarmos que a energia é um bem muito caro e essencial, impactando fortemente na rentabilidade da empresa, no custo dos produtos e, para a sociedade.

Baseado nessa assertiva desenvolvi este despretensioso exercício diferenciado.

1.2. Considere as principais variáveis tipicamente controladas em uma coluna de destilação sem retiradas laterais, são elas: (Coluna (torre) de 30 bandejas perfuradas, altura de 25 m e diâmetro de 1,5 m com espc básico de aço liga-inox), além de toda a parte de automação (instrumentação).

Pressão e temperatura de trabalho na coluna;

Nível de líquido acumulado na base da coluna e no acumulador de condensado, destilado;

Vazão da carga, das utilidades industriais e recursos do tipo Refluxo e reciclo, etc.

A composição dos produtos de base e de topo.

Essas variáveis podem ser classificadas como:

a) Variáveis de operação: Incluem a pressão, temperatura, vazão e os níveis de líquido citados. O controle destas variáveis visa atender o primeiro objetivo citado, isto é, manter as condições de operação estáveis. Atenção: Essas condições são determinadas considerando-se apenas a estabilidade do processo, sem levar em conta as especificações dos produtos.

b) Variáveis de qualidade dos produtos: São as composições das correntes do topo e da base. São reguladas para atender o segundo objetivo, ou seja, alcançar as especificações desejadas dos produtos. Essas variáveis são determinadas apenas pela pureza dessas correntes.

1.3. A temperatura do estágio de equilíbrio. De fato, o controle da temperatura é o mais rápido, mais barato e o mais popular entre os citados acima, porém, pode alterar o perfil térmico da coluna e suas consequências a partir do seu topo. (Olha o consumo energético aí gente!).

1.4. Em resumo, uma coluna de destilação típica, além de manter a condição de estado estacionário para as correntes de alimentação, produtos de base de topo e refluxo -, são controladas por cinco variáveis básicas. (Olha o consumo energético aí gente!).

1.5. Três delas (Pressão e os Níveis acumulados) são controladas para manter a estabilidade da operação, e as outras duas (Composição dos produtos), para atender as especificações de qualidade dos produtos. O controle das variáveis citadas é feito através da manipulação da vazão de cinco correntes: (atenção: pela manipulação de válvulas de controle, onde teremos um exercício especial sobre essas operações).

produto de topo e da base;

resfriamento do condensador (água de resfriamento);

aquecimento do refervedor, reboiler (vapor);

razão de refluxo.

1.6. Essas vazões são manipuladas pela abertura de válvulas de controle (breve faremos um exercício somente sobre o uso delas), posicionadas conforme se apresenta nos casos mais comuns; a pressão no topo da coluna e o nível do acumulador são controlados manipulando-se a vazão de água no condensador ou pela vazão do produto de topo, por exemplo).

1.7. O nível da base é controlado pela vazão do produto da base, enquanto a composição dos produtos (controlando indiretamente a temperatura da coluna) é controlada pela vazão de vapor no refervedor (reboiler), pela razão de refluxo ou pela vazão