Modelagem computacional do processo de gaseificação de borra de petróleo visando à geração de energia elétrica utilizando o software Aspen Plus™

Abstract

O presente trabalho estuda o processo de gaseificação de borra de petróleo oriundas do processo de refinação e armazenamento de petróleo, por meio de uma modelagem computacional que considera o equilíbrio químico e que cujo objetivo é avaliar a produção de gás de gaseificação e seu potencial uso para a geração de eletricidade. Para tal, foram considerados quatro cenários para a conversão termoquímica da borra, os quais se diferenciam pelo agente de gaseificação (AG) utilizado, sendo ar para o cenário 1 (C1), oxigênio para o cenário 2 (C2), mistura ar/vapor para o cenário 3 (C3) e mistura oxigênio/vapor para o (C4). Os resultados mostraram que a composição do gás de gaseificação teve o mesmo comportamento para os C1, C2 e C3, sendo que as frações molares de CO e H2 aumentaram com o incremento da razão de equivalência (RE) até atingir um valor máximo e posteriormente diminuíram. No caso do C4, para todos os valores de razão vapor/borra (VB) analisados o H2 diminuiu, o CO manteve-se constante e o CH4 foi quase zero para toda a faixa de RE estudada. Para uma faixa de RE entre 0,25 e 0,45, a produção específica do gás de gaseificação aumentou de 0,81 a 1,15 Nm3/kg borra para o C1, de 0,59 a 0,67 de Nm3/kg borra para o C2 e para as misturas com vapor (C3 e C4) as maiores produções específica do gás foram obtidas para a razão VB de 1,5. Por outro lado, o PCI diminuiu quando a RE aumentou de 0,25 a 0,45, passando de 5,69 a 3,44 MJ/Nm3 para o C1, para o C2 a mudança foi de 8,64 a 6,81 MJ/Nm3, no C3 variou de 4,79 a 3,17 MJ/Nm3 e para o C4 passou de 6,97 a 5,98 MJ/Nm3 (VB=0,5). Os gases de gaseificação produzidos nos quatro cenários foram alimentados a três acionadores primários (motor de combustão interna, microturbina a gás e ciclo Rankine) visando à geração de energia elétrica. O motor de combustão interna foi o que produziu maiores potências elétricas, sendo possível obter potências na faixa entre 335 e 183 kW quando foi utilizado o gás produzido no C4 com uma VB de 0,5, enquanto que a microturbina a gás tem maiores requerimentos técnicos para ser acionada com gás de gaseificação. Com base nas propriedades do gás de gaseificação, constata-se que a gaseificação da borra de 7 petróleo poderia ser uma alternativa viável para o tratamento e aproveitamento energético desse resíduo.