Senhores,
Quem me conheçe sabe que evito falar da Petrobrá, pois, acho que quem teve o monopólio por direito duvidoso por 60 anos e, até hoje, tem o nefasto monopólio de fato, não merce comentários a não ser as criticas.
Primeiro leiam a noticia lá em baixo e, depois, voltem aqui.
Eu desenvolvo ha anos, com recursos próprios, um sistema de redução de CO² usando o tubo vortex. Esse tipo de noticia, ao invés de me deixar contente, pois, poderia ser uma chance de mostrar o meu trabalho me frustra por completo. A estatal prefere, não sei por que razões, mas, desconfio comprar caríssimas tecnologias ainda não comprovadas na sua eficiência a não dar oportunidades pesquisadores pequenos com uma ideia plausível para mostrar e ajuda-los a desenvolver e mostrar seu valor.
A notícia está aqui:
Petrobras construirá unidades de tratamento de emissão de gases em PE
Fonte: Valor Online - Tatiana Schnoor. Postado em 09.06.2011, 02:21 pm
A Petrobras assinou contrato nesta quinta-feira para a construção de duas unidades de tratamento de gases que ajudarão no aumento da eficiência energética dos sistema na Refinaria Abreu e Lima, em Recife (PE). O contrato foi assinado com a Empresa Brasileira de Engenharia e a Alusa, que serão as responsáveis pela construção das unidades de abatimento de emissões atmosféricas, com tecnologia SNOx.As unidades farão o tratamento dos gases de combustão das caldeiras, além de gases ácidos (sulfeto de hidrogênio - H2S e amônia) e correntes residuais da refinaria (disulfeto líquido e gasoso). Com construção das unidades e aplicação da tecnologia SNOx, a Petrobras poderá remover os óxidos de enxofre e nitrogênio (partículas sólidas) das emissões, tornando-os consideravelmente menos poluentes.
Parte da energia dos gases processados é recuperada na forma de vapor e ar quente, contribuindo para a eficiência energética do sistema. O subproduto gerado do processo é o ácido sulfúrico, que é aplicado em indústrias de fertilizantes, mineração e explosivos. As duas unidades (U-93 e U-94) terão maior capacidade do que as duas similares existentes no mundo, processando no total 30.528.000Nm3/dia (Normais de Metros Cúbicos), sendo 15.264.000Nm3/dia cada. A aplicação da tecnologia Snox é pioneira na América Latina. A refinaria da ENI, em Gela, na Itália, tem uma unidade Snox de 24.000.000 Nm3/dia, e a refinaria da OMV, em Viena, na Áustria, tem uma unidade de 19.920.000 Nm3/dia.
Link da Notícia Original:
Agora, aqui, está um resumo da minha técnica:
Separação de CO2 (Dióxido de Carbono) em Emissões
Usando o Tubo Vortex
Por
Luiz Henrique V.. Souza
Com Agradecimentos ao INEEL
Outubro, 2009
INTRODUÇÃO
Muitos analistas identificam a captura e separação de dióxido de carbono (CO2) como um obstáculo maior nos esforços de mensurar efetivamente os custos do efeito estufa por seqüestração. Uma avaliação conduzida pela Agencia Internacional de Energia (IEA) citou custos desta separação, de US$ 35 a US 264, por tonelada de CO2, realizada por uma planta de energia convencional e utilizando as tecnologias de captura existentes.
Por causa destes custos, que ocasionam um aumento maior que 40%, nas taxas de geração de energia, e, parece óbvio, um significante aprimoramento na tecnologia de separação de CO2 seja requerido, se não desejarmos um impacto negativo na economia mundial. O melhoramento das tecnologias atuais de separação é uma possível solução a este dilema.
O que se faz hoje...
De acordo com o estudo do IEA, tecnologias de absorção, química ou física, possuem alto custo e separação pouco efetiva de CO2 diluído de gases misturados. Na pratica, esta técnica, utiliza um projeto de processo básico em dois passos:
Primeiro: Um scrubber, gás/liquido de muiti-bandejas, direciona a remoção de CO2, via absorção, a uma fase liquida ou solvente.
Segundo: Absorventes de líquidos são regenerados por calor, redução de pressão ou ambos.
A eficiência da captura é relacionada, amplamente, a uma razão de circulação de liquido e o tempo de residência do gás. Sob as melhores condições, torres convencionais operam a 80% do equilíbrio da capacidade de carga do absorvente. Isto significa que, ao menos, não será necessário regenerar 20% do absorvente, a um custo significante, e próximo de 90% do requerimento de energia do processo está associado com esta regeneração.
Adicionalmente, torres convencionais não podem ser operadas abaixo de 60% de sua capacidade de projeto. Isto limita sua utilização para aplicações em economia de geração de energia, cujas demandas mínimas, ou de pique, podem exceder esta variação operacional. No contexto da remoção de CO2, diluído de grandes volumes de fluxo de gás (>2,8 milhões de metros cúbicos por dia), está aparente que, scrubbers e regeneradores convencionais, de grandes dimensões serão requeridos. Consequentemente, despesas antecipadas de capital e operação serão mais altas e, logicamente, novas tecnologias que diminuem o tamanho destas unidades, aumentem a flexibilidade operacional e a eficiência de captura serão as preferidas.
Dado a escala proposta de captura de CO2, para suavizar o aquecimento global, um absorvedor compacto, de alta eficiência e operacionalmente flexível é desejado. Ou seja, projetos de alta eficiência em separadores de grande volume de gás combustível eliminariam a necessidade, fisicamente, de enormes scrubbers que requerem grandes quantidades de absorvedores de líquidos, incorrem em altos custos de operação para regenerá-los e tem capacidade limitada de resultados. Neste conceito, o potencial para economia de capital operacional é enorme.
OBJETIVO
Desenvolvimento e comprovação de um absorvedor único, gás/líquido, para separação de dióxido de carbono de gás natural e gás combustível está chegando ao final da pesquisa. O objetivo é realizar melhoramentos significantes no desempenho, flexibilidade operacional e custo, quando comparado com as tecnologias convencionais de absorção de gás para separação de CO2 e de CO2 diluído/mistura de gases (<15%).
Este trabalho será endereçado, especificamente, para o projeto de otimização de um tubo vortex absorvedor de CO2 líquido.
BACKGROUND E ABORDAGEM
Absorção por soluções aquosa de alkanolamina tem provado ser a escolha pratica para separação, de larga escala, de CO2 e misturas de gases. Absorção de dióxido de carbono dentro de soluções de alkanolamina (por exemplo, dietanolamina, DEA (dietilamina)) consiste de 2 etapas principais, difusão seguida por reação.
Para CO2/DEA, a reação pode ser descrita assim:
Onde R:
A razão constante da reação tem sido medida e pode ser considerada rápida com respeito à difusão de CO2 a condições de processo típicas. Portanto, o processo de difusão é limitador desta razão. De acordo com duas teorias de absorção de gás-líquido, CO2 transferido como gás, do vaso de pressão para a fase liquida, é mediada pela difusão através de um gás estagnado e um filme liquido sobre uma interface. Foi notado que a resistência a transferência de massa nestes filmes podem ser, significantemente, reduzida se, a mistura turbulenta, entre gás e liquido, for aumentada. Da mesma forma, a razão de absorção pode ser melhorada se a área interfacial para a massa transferida por unidade for, também, melhorada. Um projeto de separador otimizado deve, então, ser dirigido para promover alta transferência cinética pela criação turbulenta e uma grande transferência de área por massa.
De vários projetos de absorvedores atualmente usados, separadores a vácuo exibem os mais altos fluxos de transferência de massa. Nestes, absorvedores de gás e líquido são, simultaneamente, injetados através de um bocal para gerar turbulência e grandes áreas interfaciais por volume unitário.
O maior problema destes absorvedores é que as eficiências de transferência de massa são alcançadas ao custo de energia dissipada através do bocal. Em um estudo, o coeficiente total de transferência de massa foi correlacionado à concentração de absorvente, a pressão parcial de CO2 e o poder dissipado por volume de unidade.
FIGURA I - Mostra um TUBO VORTEX SEPARADOR instalado em área de cabeça de Poço. (Destacado em amarelo)
TECNOLOGIA
O invento do Tubo Vortex Separador proporciona uma poderosa adição ao range de equipamentos, a princípio, disponível à indústria do gás natural. Tem sido visto que o uso do equipamento tubo vortex permite aperfeiçoar a separação em comparação ao sistema Joule-Thomson, sem entrar no custo e complexidade de um verdadeiro sistema isentrópico, tal como uma unidade Turboexpansora. A vantagem comparativa do tubo vortex depende das condições de entrada do gás e da queda de pressão que estiver disponível. Uma queda de pressão ótima para o tubo vortex está entre 25 - 35 % da pressão do gás de entrada, e foi confirmado na prática.
O TUBO VORTEX SEPARADOR é um equipamento que trabalha o efeito de resfriamento pela expansão do gás. O processo de resfriamento é mais efetivo do que a expansão convencional da válvula Joule-Thomson. Como resultado, com o tubo vortex, hidrocarbonetos mais baixos e ponto de condensação da água podem ser conseguidos na mesma queda de pressão. O TUBO VORTEX SEPARADOR é uma construção contendo um tubo externo, com um cabeçote tangencial, onde o gás é introduzido através deste, e ao longo do qual deve, inicialmente, passar rotacionando e um tubo interno, através do qual, o gás é desviado e volta-se para lado oposto, resfriado, saindo pelo bocal de gás frio. Em muitos casos, dependendo da razão das pressões de entrada e saída, o gás estará, quase, a velocidade sônica (1.000,000 de G’s) enquanto passa pelo tubo vortex.
O TUBO VORTEX SEPARADOR não possui partes móveis, então, os requerimentos de manutenção são mínimos, assim como, inexiste o consumo de energia.
FIGURA II Esquema de funcionamento do TUBO VORTEX SEPARADOR
Figura 2
O TUBO VORTEX SEPARADOR foi projetado sobre dois conceitos físicos elementares:
1. O efeito Joule-Thomson1: Este é, simplesmente, o resfriamento do gás por expansão adiabática2 através de uma restrição.
(1) O efeito Joule-Thomson é o diferencial da temperatura pela pressão de um gás liquefeito (dT/dP) em expansão adiabática (sem trocas de calor com o ambiente externo), mantendo-se a entalpia constante.
(2) Transformação adiabática é um processo de transformação termodinâmica na qual não há trocas de calor com o ambiente, apesar de haver variação térmica. A energia interna se transforma em trabalha diretamente. Com a perda de energia interna, há diminuição da temperatura e realização de trabalho (aumento de volume). Com o ganho de energia interna, há aumento de temperatura e sofrimento de trabalho (diminuição de volume). É o processo básico do Ciclo de Brayton, que explica o funcionamento da turbina a gás.
2. O efeito Hilsh: Este se refere à introdução tangencial do fluxo de gás através de um bocal em um tubo vortex, direcionando-o a separação simultânea, de gás e líquidos, no campo gravitacional do vortex, usando, ao mesmo tempo, o gradiente de temperatura no vortex.
Devido ao efeito Hilsh, ambos, uma fração do gás frio e outra do gás quente, são criadas. Durante a expansão isentalpica do gás, próximo ao bocal de entrada, ocorre uma condensação de seus componentes. O condensado é arremessado á parede do tubo externo do tubo vortex, e o liquido é retirado pelos bocais de dreno localizados na geratriz inferior, sendo, então, direcionados a um vaso coletor.
Em relação à separação de CO2, devido aos altos volumes envolvidos, é proposto que muitos tubos vortex sejam operados em paralelo e/ou cascata, se necessário. Isto permitiria a unidade de processo uma grande razão de volume processado, permitindo que o processo de milhares de m³ seja realizado.
A princípio, não há limitação de temperatura e pressão na operação do tubo vortex.
Devido ao seu projeto tubular compacto e ausência de partes moveis e, ainda assim, ser fabricado para resistir a altas pressões e temperaturas, como também, a ambientes corrosivos. E, como sempre, um melhor desempenho se dará com a integração do tubo vortex com outros equipamentos.
Especificamente, as seguintes melhorias de processo serão realizadas com o tubo vortex separador. Essas melhorias são em comparação com os métodos convencionais usados hoje:
· Baixo custo de capital devido ao projeto compacto, simples, de alta eficiência.
· Alta eficiência na captura de CO2.
· Baixo custo de manutenção devido ao projeto.
· Altas razões de processamento de fluxo e possibilidade de ampliação tal como operação em paralelo.
· Requerimento reduzido de absorção e regeneração de absorventes devido à alta transferência de massa com poucas perdas de soluções na eficiente separação de liquido.
RESULTADOS
O projeto e fabricação do protótipo do tubo vortex separador de CO2 começou no final de 2007, baseava-se no tubo vortex separador e desidratador de gás natural.
O projeto abaixo, Figura 3, mostra um tubo vortex numa carga de gás/líquidos contendo, até, 15% de CO2 e usando DEA como absorvente. Significantes modificações foram feitas no tubo vortex para facilitar a injeção e remoção de liquido, com destaque para a inserção de bocais distintos para gases e líquidos. A característica de projeto permite uma pequena perda porque os gases e líquidos são misturados, imediatamente, num mesmo bocal regulador.
O liquido é expelido do tubo vortex pela força centrifuga que o arremessa contra a parede.
Deste separador é esperado, até, 95% de redução do CO2 do fluxo da corrente.
Para contatos, por favor, use:
Luiz Henrique
luizhenrique_99@yahoo.com
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