Autor(es):
Fonseca, André Ribeiro da 
Data: 2009
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10400.22/1991
Origem: Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
Assunto(s): Integração de Processos; Cogeração; Hidrogénio; Fuel Gás; Aspen; Avaliação Económica
Descrição
Mestrado em Engenharia Química Um dos mais críticos problemas que é enfrentado actualmente pelas refinarias é o aumento de pressão na legislação relativa à redução de emissões, especialmente SO2, NOx e partículas. Para além do protocolo de Quioto que também continuará a evoluir, no qual o CO2 será a maior preocupação para todas as indústrias especialmente as petrolíferas.
A refinaria do Porto, GALP ENERGIA, apresenta uma quantidade substancial de fuel gás resultante da produção de hidrogénio para a obtenção de combustíveis com teores reduzidos de enxofre.
O objectivo desta tese foi a aplicação de um modelo de processo para avaliar o impacto da implementação de um sistema de cogeração na rede da refinaria. Visa o aumento da produção de energia eléctrica com consequente produção de energia calorífica, reduzindo simultaneamente as emissões provenientes da queima de fuel óleo nas caldeiras da refinaria.
O processo desenhado no software de simulação Aspen Plus permite avaliar diferentes condições de funcionamento do sistema de cogeração queimando diferentes tipos de gases.
Foi também realizada uma análise económica ao sistema.
As simulações efectuadas apresentam uma variação de produção de energia eléctrica entre 28,6-31,5MWe e 11,9-15,4MWe para um consumo de fuel gás de 6,7t/h e 2,8t/h respectivamente. Ambas as simulações foram realizadas mediante a necessidade energética da fábrica e da quantidade de vapor na refinaria, tendo em conta o consumo global de fuel óleo. Foram também realizadas simulações queimando gás natural.
Os resultados da simulação quando combinados com uma avaliação económica demonstram que a integração de um sistema de cogeração com turbina a gás, para ambos os combustíveis como gás de queima, é uma aplicação rentável.
Estes resultados permitem uma maior geração de energia eléctrica e consequente redução de emissões de SO2 e CO2. One of the most critical problems faced by refineries nowadays is the continuous increasing of legislation urging emissions reductions specifically SO2, NOx, and particles. In addition to the Kyoto Protocol which also continue to evolve, in which CO2 is the biggest concern for all industries especially petrochemical.Therefore there is a substantial need for refineries to burn fuel gas instead of fuel oil and avoiding, if possible, the use of imported natural gas.
The Portuguese Refinery, GALP ENERGIA, presents a substantial excess of fuel gas resulting from the production of hydrogen to obtain clean fuels with low sulphurs.
The purpose of this master thesis project was to construct a process model and to evaluate the impact of integrating a fuel gas plant with a co-generation plant for heat and electric power production.
The simulation program Aspen Plus was used to construct the process model and simulations were performed to investigate different conditions for an integrated plant. An economic analysis was done as well.
The cogeneration system was modelled by Aspen and the results obtained for the simulation were considered optimistic Several simulations were performed varying the total power output for the gas turbine plant between 28,6-31,5MWe and 11,9-15,4MWe burning 6,7t/h and 2,8t/h of fuel gas respectively. Both simulations were conducted regarding plant capacity, energy and steam demans in the refinery, considering fuel oil consumptions. A simulation using natural gas was performed as well.
The results from the simulations, along with an economic evaluation, indicate that integrating a combine heat and power plant, using both gases, is profitable for both cases.
These results allow a higher electrical power output and a consequent reduction in the SO2 and CO2.emissions.
