Otimização de condições operacionais de um sistema de trocadores de calor em séries para recuperação de monocloreto de vinila. - Nascimento, Jacqueline Arnautovic (2023)
Reações químicas não apresentam conversão total das matérias primas, sendo importante recuperar e se possível reutilizá-las no processo industrial, de forma a reduzir emissões ao meio ambiente causados pelas substâncias não convertidas e que são descartadas como resíduos sólidos, efluentes ou queima de vapores. Esse trabalho visa a otimização operacional do processo de recuperação do monômero monocloreto de vinila (MVC) de uma corrente de ar e de nitrogênio em um sistema que consiste em três estágios de resfriamento utilizando condensadores. O MVC advém da reação de polimerização do policloreto de vinila (PVC) cuja conversão aproximada é de 85%. O MVC não convertido é encaminhado para um sistema onde é recuperado por condensação da corrente de gases para posterior uso como parte da carga inicial de uma nova batelada. Os gases não condensados são incinerados utilizando como combustível gás natural. Para a avaliação do sistema foi adotado o software Aspen Plus® vs. 11 para a modelagem termodinâmica dos dados de equilíbrio referente ao ponto de orvalho em conjunto com dados compilados de trabalhos similares na literatura. A validação da simulação do sistema foi realizada em conjunto de dados de uma unidade real de produção de PVC, e com análise de sensibilidade paramétrica foram identificadas as variáveis que influenciam a condensação do MVC, permitindo a otimização através da estruturação de função objetivo. Após a identificação das otimizações possíveis de serem implantadas na unidade fabril, foi realizado plano de teste que em poucos meses trouxe capturas ambientais e econômicas. A melhoria implantada foi a elevação da pressão de operação da área, o que facilitou o processo de condensação do MVC em 7,5t em 3 meses, o que representou a redução de 13t de CO2 equivalente, além da possibilidade de reduzir 53t CO2 equivalente no ano e uma economia de R$ 75 mil por ano. Para estudos futuros foi proposta modificação no sistema que possibilitaria reduzir a quantidade de nitrogênio encaminhado ao sistema de recuperação de monômero, consequentemente reduzindo a perda de MVC. A avaliação inicial demonstrou ser possível capturar 1.080t de CO2 equivalente no ano e uma economia de R$ 1,6 milhões por ano, sendo por isso recomendado uma avaliação mais detalhada a partir de um estudo técnico e econômico.