TIEMPO TOTAL DE PANTALLAS RECREATIVAS Y VARIABLES SOCIODEMOGRÁFICAS

O catalisador empregado normalmente é constituído por partículas finas de zeólita, possuindo diâmetro médio de 75 μm. Este material possui grande área superficial por ser um material poroso constituído principalmente por sílica ( ) e alumina ( ). As principais funções do catalisador são:

 diminuir a temperatura e pressão na qual as reações de interesse ocorrem;  servir como agente de transporte de coque;

 auxiliar na qualidade do produto obtido (por exemplo: octanagem da gasolina);  servir como agente de transferência de calor.

11 Estes catalisadores contam com alto valor agregado (considerando o volume de material processado), o que por si só é uma razão forte para se procurar minimizar qualquer perda deste material. No entanto, além disto, a emissão de particulados na atmosfera deve ser evitada por questões ambientais, sendo que em alguns países, pela legislação vigente, essa emissão não pode passar de 50 mg/Nm³ (Buell - refinery cyclones, 2008), o que torna separadores gás-sólido indispensáveis.

Normalmente regeneradores de unidades FCC utilizam de 4 a 16 conjuntos de ciclones operando em paralelo. Estes ciclones removem partículas com diâmetro superior a 20 μm,

Sadeghbeigh (2000), de tal forma que outros separadores são necessários após o regenerador, tanto para evitar danos às pás da turbina, ver Fig. 1.5, quanto para evitar emissões excessivas de particulados na atmosfera. Ultimamente, tem se optado por ciclones de 3º e 4º estágios, que são capazes de remover partículas muito mais finas com boa relação custo beneficio. A Fig. 1.6-a e 1.6-b mostra, respectivamente, exemplos da montagem de um reator e de um regenerador em unidades de FCC diferentes.

(a) (b)

Figura 1.6: a) Montagem de um reator (Fonte: <http://www.hason-steel.com/>). b) montagem de um regenerador (Fonte: <http://www.catcracking.com/>).

O projeto de ciclones é complexo, tal que, ainda hoje, muitos fabricantes utilizam relações teóricas e/ou empíricas. Ao considerar-se a aplicação destes equipamentos em unidades de FCC, isto se torna ainda mais complicado, uma vez que as condições de operação podem variar consideravelmente de acordo com o regime de operação da unidade (Tenney, 2004).

A eficiência na separação em unidades de FCC pode alcançar níveis maiores do que 99,999% (Noriler et al., 2004), deixando uma margem pequena para melhorias na eficiência de separação, desde que os mesmos operem em condições ao menos próximas às de projeto.

12 No entanto, além da eficiência de separação, outro ponto fundamental na utilização de ciclones, sobretudo quando as condições de operação são muito severas, como em unidades de FFC, é a durabilidade do equipamento, e neste quesito ainda existe um campo muito grande para melhorias.

O ideal seria que estes equipamentos operassem sem problemas durante todo o período previsto para operação da unidade, o que varia de unidade para unidade, podendo ser um período de 3, 5 ou mais anos. No entanto, falhas em ciclones de unidade de FCC ocorrem e algumas vezes levam a uma parada não programada da produção. A perda de catalisadores é monitorada de forma rigorosa nestas unidades, de tal forma que quando um ciclone falha isto normalmente pode ser identificado e a parada ou não da unidade se dá em função de uma análise econômica que relaciona os custos de manter a unidade de FCC funcionando com problemas em seus separadores com aqueles de uma parada não programada.

Para aumentar-se o tempo de vida destes equipamentos, aplica-se uma camada de revestimento refratário nos mesmos, e este revestimento tem como principal característica uma alta resistência ao desgaste. Para aplicação do revestimento normalmente solda-se uma malha hexagonal metálica a estrutura do ciclone. Isto garante a correta fixação do refratário na estrutura, mas ainda assim, erosão ainda é um dos maiores problemas associados a ciclones em unidades de FCC. Exemplos de malha hexagonal e da aplicação do material refratário podem ser vistos na Fig. 1.7.

(a) (b)

Figura 1.7: (a) Processo de solda da malha hexagonal metálica na estrutura do ciclone; (b) Aplicação da camada de material refratário. (Fonte: <http://www.fccu.com/>)

Segundo Tenney (2004), embora ciclones tenham sido utilizados em unidades de FCC por mais de 60 anos, as condições de operação destas unidades estão se tornando cada vez

13 mais severas, e ainda existe um esforço constante das refinarias de aumentar cada vez mais o tempo de corrida. Isto faz com que os ciclones presentes nestas unidades sejam cada vez mais exigidos, e consequentemente necessitem de constantes aprimoramentos em seu projeto.

Ao mesmo tempo em que o catalisador está erodindo o refratário, o catalisador também está sendo erodido pelo refratário. Isto gera partículas finas de catalisador, podendo ter menos de 10 μm. Estas partículas finas irão constituir uma porção das perdas da unidade, uma vez que de forma geral não serão capturadas pelos ciclones do regenerador e desta forma não são reinseridas no reator.

Uma das causas principais da erosão em ciclones e em outros locais de unidades de FCC é a velocidade do gás. A literatura reporta que as taxas de erosão são funções da velocidade do gás a potências de 3 a 5. Desta forma, uma pequena variação na velocidade do gás corresponde a uma grande variação na taxa de erosão. Observações das taxas de erosão durante longos períodos de tempo em ciclones de unidades de FCC com diâmetro interno variando de 1,2 m à 1,5 m sugerem que as velocidades neste ciclones devem ser inferiores a:

 entrada no ciclone de primeiro estágio: 22 m/s;  entrada no ciclone de segundo estágio: 25 m/s;  saída do gás no ciclone de primeiro estágio: 30 m/s.

Entretanto, existe uma busca constante de meios economicamente viáveis de se aumentar estes limites, possibilitando um aumento na produção destas unidades. Neste ponto ressalta-se a importância da utilização de técnicas de CFD para a predição do comportamento de separadores ciclônicos. Neste trabalho não é feita a simulação de ciclones utilizados em unidades de FCC, principalmente pela falta de dados disponíveis na literatura aberta e pelo alto custo computacional relacionado a uma simulação deste porte. São simulados equipamentos com características semelhantes, demonstrando a aplicabilidade da metodologia utilizada na simulação de tais separadores. No próximo item são apresentadas algumas definições essenciais para o bom entendimento do texto a ser apresentado no restante do trabalho.