Otimização energoeconômica de uma unidade de processamento de gás natural

dc.contributor.advisor1Meneguelo, Ana Paula
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000262241139
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1800610548349937
dc.contributor.authorFranco, Samuel Vitor de Almeida
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0003-3931-0383
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1094126308009463
dc.contributor.referee1Ribeiro, Daniel da Cunha
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000336901938
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8563308324482367
dc.contributor.referee2Marangoni, Cintia
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-2524-6501
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3635253735997010
dc.date.accessioned2024-05-30T00:50:04Z
dc.date.available2024-05-30T00:50:04Z
dc.date.issued2020-03-31
dc.description.abstractIn view of the growth in the use of natural gas in the national and global energy matrix, the importance of studies dealing with its processing increases. The Natural Gas Processing Unit (NGPU) is responsible for separating natural gas and its contaminants into components of commercial interest, for example, Natural Gas Liquid (NGL) and Sale Gas (SG). This processing can be carried out by means of different layouts of units, each with different characteristics regarding energy consumption, raw material, separation efficiency and safety levels. Among the different processing unit layouts, it is possible to mention considerable differences regarding the cooling mechanism used in such a way that the combination of turboexpander with mechanical refrigeration (TEMR) stood out for its profitability and recovery efficiency. However, it is necessary to evaluate the energetic behavior of the mechanism with different qualities of the natural gas that feeds the unit. In this work, an optimization study of a unit represented by the TEMR scheme contained in the base case was carried out by minimizing the specific energy consumption [kWh/kg of SG] including the restriction of a minimum limit of 90% of C3+ recovery and by manipulation of the following parameters: temperatures of the heat exchanger outlet flows, fractionating column pressures, splitter ratio, compressor and expander outlet pressures and reboilers temperatures. Three different natural gas riches were analyzed: 11.2% ( “Very rich”, composition 1), 8.9% (“rich”, composition 2) and 5.5% of C3+ (“poor”, composition 3). The results were submitted to evaluation criteria: energy, economic, recovery, production, safety and quality performance. There was a reduction in specific energy consumption [kWh/kg of SG] of 10.7% for the “very rich” input current, 12.9% for “rich” and 21.1% for “poor” and a consequent increase in the margin economic [R$/h] for the three types of feed gas stream by 0.03%, 0.05% and 0.35%, respectively. In addition, the reduction in specific energy consumption implied a reduction in aspects of the adopted safety criterion (higher process pressure and higher thermal load required in the chillers) and a decrease in the recovery performance of the flowchart by up to 3.8%; and met the regulated characteristics (quality) of the Sale Gas
dc.description.resumoPerante o crescimento do emprego do gás natural na matriz energética nacional e mundial, eleva-se a importância de estudos que tratam sobre seu processamento. A Unidade de Processamento de Gás Natural (UPGN) é responsável por separar o gás natural e de seus contaminantes em componentes de interesse comercial, por exemplo, o Líquido de Gás Natural (LGN) e o Gás de Venda (GV). Este processamento pode ser realizado por meio de distintos layouts de unidades, cada um deles com características diferentes quanto ao consumo de energia, de matéria-prima, eficiência de separação e níveis de segurança. Entre os diversos layouts de unidade de processamento é possível citar diferenças consideráveis quanto ao mecanismo de refrigeração empregado de maneira que a combinação de turboexpansor com refrigeração mecânica (TERM) se destacou pela lucratividade e eficiência de recuperação. Entretanto, é preciso se avaliar o comportamento energético do mecanismo com diferentes qualidades do gás natural que alimenta a unidade. Neste trabalho, foi realizado um estudo de otimização de uma unidade representada pelo esquema TERM contida no caso base por meio da minimização do consumo energético específico [kWh/kg de GV] incluindo a restrição de limite mínimo de 90% de recuperação de C3+ e pela manipulação dos seguintes parâmetros: temperaturas dos fluxos de saída dos trocadores de calor, pressões das torres fracionadoras, razão do splitter, pressões de saída dos compressores e expansor e temperaturas dos reboilers. Foram analisadas três riquezas distintas do gás natural: 11,2% (“muito rico”, composição 1), 8,9% (“rico”, composição 2) e 5,5% de C3+ (“pobre”, composição 3). Os resultados foram submetidos a critérios de avaliação: desempenho energético, econômico, de recuperação, de produção, de segurança e de qualidade. Houve uma redução no consumo energético específico [kWh/kg de GV] de 10,7% para corrente de entrada “muito rico”, 12,9% para “rico” e 21,1% para “pobre” e consequente aumento da margem econômica [R$/h] para os três tipos de corrente de gás de alimentação em 0,03%, 0,05% e 0,35%, respectivamente. Além disso, a redução do consumo energético específico implicou diminuição dos aspectos do critério de segurança adotado (maior pressão no processo e maior carga térmica requerida nos chillers) e diminuição do desempenho de recuperação do fluxograma em até 3,8%; e atendeu às características regulamentadas (qualidade) do Gás de Venda
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/15165
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Energia
dc.publisher.departmentCentro Universitário Norte do Espírito Santo
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Energia
dc.rightsopen access
dc.subjectGás natural
dc.subjectProcessamento
dc.subjectOtimização
dc.subjectNatural gas
dc.subjectProcessing
dc.subjectOptimization
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia/Tecnologia/Gestão
dc.titleOtimização energoeconômica de uma unidade de processamento de gás natural
dc.typemasterThesis

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