Dimensionamento de trocadores de calor para recuperação de calor residual em sistema ORC de uma FPSO.

Abstract

Nos últimos anos no Brasil o uso de uma FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading) vem aumentando, possibilitando a exploração de petróleo em áreas de águas profundas como do pré-sal, bem como em locais que não possuem instalações próximas, ou ainda que torna inviável a construção de dutos para transporte do petróleo. Com a queda dos preços no barril do petróleo nos últimos dois anos, a indústria petrolífera vem buscando o aprimoramento da eficiência energética. O ciclo Rankine orgânico (ORC) desponta como tecnologia a ser utilizada para recuperar o calor residual proveniente dos gases de exaustão das turbinas de potência das plantas industriais e, principalmente, em FPSOs. Isto levará a geração de energia de forma eficiente, permitindo um decréscimo na carga das mesmas, reduzindo as emissões de calor e um menor consumo de combustível. O presente trabalho apresenta o dimensionamento de trocadores de calor compactos para serem utilizados em um ciclo ORC para geração da máxima potência com a menor área de trabalho. O tamanho e o peso são fatores importantes no momento da inserção de novos sistemas em uma FPSO. Sendo assim, neste estudo será realizada uma análise dos tipos de trocadores de calor e as superfícies de transferência de calor mais adequadas para um sistema ORC. Este estudo foi realizado com os dados técnicos de uma FPSO brasileira real e em operação atualmente. Foram realizadas simulações para quatro fluidos de trabalho. Um estudo mais detalhado foi realizado com fluido que produz a maior potência gerada na turbina, avaliando a influência da variação da temperatura e do pinch point no dimensionamento dos trocadores de calor. Uma base de dados computadorizada será criada e utilizada como ferramenta para o dimensionamento dos trocadores de calor, tendo os dados termodinâmicos necessários obtidos através do software comercial de simulação petroquímica ASPEN-HYSYS® v.8.6. Foi realizado o cálculo para custo de investimento de planta ORC, assim como custo de investimento para cada equipamento, através do modelo econômico baseado no CEPCI (Chemical egineering Plant Cost Index).