Aplicação de metodologia de engenharia de processos na melhoria da eficiência energética em unidade industrial de evaporação

Este artigo mostra a aplicação de metodologia de análise de processo, envolvendo a modelagem matemática e a simu lação de processos e a sua aplicação no estudo de otimização energética de uma unidade industrial de evaporação, em uma planta de soda cáustica. Foram desenvolvidos e validados os balanços de massa e de energia que representam o processo de evaporação em múltiplos estágios, e foram simuladas diversas variáveis operacionais. Foi possível identifi car as principais causas de perdas energéticas e buscar as condições ótimas de operação, especialmente quanto à pressão de operação, concentração de soda na entrada dos evaporadores e possibilidade de recompressão mecânica de vapor para recuperação de energia. O modelo fenomenológico também possibilitou a simulação de uma alteração no processo (uma retirada de corrente intermediária) e suas consequências na confi guração e no consumo energético da planta313192

Thermodynamic assessment of MVR implementation in multistage evaporation plants

A study on process alternatives for reducing steam consumption was carried out in a multistage evaporation system of a chlorine–alkali industrial complex. A phenomenological model was developed, based on the mass and energy balances and on gas–liquid equilibrium correlations for the ternary mixture of caustic soda, sodium chloride and water. The design specifications of the plant were adopted as a reference to validate the mathematical model, which comprises 153 nonlinear equations. Different process conditions were simulated by taking into account the most important process variables and their effect on steam consumption. Differently from previously published studies, in which the conservation laws are mainly focused on the heat exchangers and their optimization, the present study considers the whole multistage evaporation unit. The model also enabled to evaluate the effect of changes in the plant configuration, either by considering a side product stream at a specified concentration, designated to another production unit in the industrial complex, or by including mechanical vapor recompression, which has proven to be a better solution to reduce steam consumption from the energy and exergy points of view. Results indicate an expressive decrease in steam consumption to around 1% of the original configuration. Moreover, from the exergy perspective, if the power generation is considered, the MVR is a better choice from the energy and exergy point of view40