ANÁLISE TERMOECONÔMICA DE UMA PLANTA DE REFINARIA DE PETRÓLEO COM COGERAÇÃO E PRODUÇÃO DE H2 E O2
D.B.P.L. de Lima, L. S. Martins, S. Pechnicki
Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Paraná, Centro Politécnico. Caixa Postal 19011, CEP: 81531-990, Curitiba-Paraná, Brasil.
Palavras-chave: Termoeconomia, Exergia, Cogeração.
Resumo
Nas plantas de refino de petróleo busca-se um aproveitamento total do óleo cru (petróleo bruto). Existem certas prioridades de produção de derivados como a gasolina, o óleo diesel e o GLP, porém é inevitável a produção de compostos secundários como óleo combustível, gasóleo pesado e outros resíduos peados. As refinarias de hoje são auto-suficientes em energia térmica, e tem potencial para gerar toda sua demanda de eletricidade.
Com a mudança da matriz energética ora em andamento do país, o GN deverá substituir o óleo combustível em várias aplicações industriais, tomando lugar do óleo combustível no mercado. Isto deverá levar a um excedente de óleo combustível e uma possível queda de preço.
Concomitantemente, o mercado de energia elétrica tem se tornada atrativo para geradores de pequeno porte principalmente com a instalação de Mercado Atacadista de Energia, o MAE.
Em vista deste novo cenário, empresas de petróleo estão migrando seus negócios para um campo mais amplo, o de energia.
Assim, surge a possibilidade de se cogerar dentro da própria refinaria e vender o excedente de eletricidade ao MAE, como a Refinaria Getúlio Vargas (REPAR) está se encaminhando (Figura 1).
A destruição de parte da exergia no processo de refino é inevitável, porém pode haver algum potencial de melhoria se as correntes térmicas forem melhor associadas e existir uma planta de cogeração de eletricidade de ciclo Rankine (a vapor) ou de ciclo combinado caso sejam feitos processos de gaseificação de resíduos, óleo combustível e/ou utilização de gás natural.
Sob o ponto de vista de exergia, a Figura 1 pode ser representada pelo diagrama de Grassman hipotético a seguir.
Uma planta de geração de H2 ou O2 estará disponível para trabalhar nos períodos onde a tarifa e a demanda de energia elétrica não forem atrativas. O gás oxigênio pode ser utilizado para aumentar o desempenho de fornos e no processo de refino, propriamente . O gás hidrogênio pode ser comercializado como combustível para células de combustível que operam em períodos de alta tarifa de energia elétrica ou em locais com grandes exigências ambientais (emissões, ruídos, etc.).
As conclusões são baseadas numa análise termoeconômica da planta. Esta análise consiste em dividir uma planta industrial em sub-sistemas e mapear a inter-relação entre eles gerando uma estrutura produtiva baseada em recursos e produtos avaliados pelo conteúdo exergético que apresentam. Este método é baseado na Teoria do Custo Exergético segundo Valero e Lozano (1985). Esta análise permite identificar claramente potenciais e indicadores de desempenho energético (e exergético) de plantas com alta conversão energética. Permite também que se realize uma análise econômica, ou seja, de custos para a instalação e implantação desta já citada base produtiva. A análise resulta numa ferramenta útil de apoio a decisão.
Ao final, apresenta-se uma discussão sobre a viabilidade técnica e econômica de alternativas sob a luz de vários cenários energéticos, econômicos e operacionais. Os resultados podem ser apresentados em forma de gráficos e tabelas permitindo interpretação direta e precisa dos resultados.
Agradecimentos: Os autores agradecem ao Prof. Marcelo Errera, Ph.D pela oportunidade e incentivo à pesquisa.
Referências:
A. Bejan, G. Tsatsaronis, M. Moran, Thermal Design &Optimization, John Willey & sons, inc. , N.Y., 1996. M. A. Lozano, A. Valero, Theory of the exergetic cost, Energy, Vol 18, N9, pp939-960, 1993. T.J. Kotas, The exergy Method of thermal Plant Analysis, Butterworth, London, 1985.