Projeto e construção de planta virtual em ambiente 3D da unidade piloto a frio tipo FCC para comparação e validação de parâmetros fluidodinâmicos com tomografia gama

Abstract

O processo industrial do Craqueamento Catalítico Fluidizado - FCC é ainda hoje um dos mais utilizados na produção de gasolina no mundo. A necessidade de manter as unidades industriais produtivas requer continua pesquisa do processo. Duas linhas mestras a cinética e a fluidodinâmica são investigadas em plantas piloto. A cinética lida com o craqueamento catalítico do petróleo. A fluidodinâmica estuda o escoamento do leito fluidizado circulante. A UPF - Unidade Piloto a Frio foi instalada para estudar a fluidodinâmica do FCC. A concentração do sólido em circulação é medida pela transmissão da radiação gama. A simulação da distribuição radial de sólidos com a Computacional Fluid Dynamics - CFD apresentou concordância com os perfis medidos na UPF. Continuando os trabalhos de simulação uma planta virtual UPFV em ambiente CAD 3D foi construída obedecendo à similaridade geométrica do modelo físico. O trabalho atual tem como objetivo desenvolver a simulação em CFD na planta virtual, com o fluxo bifásico circulando ao longo da unidade, o full-loop. Significativa contribuição aos perfis da taxa de circulação do sólido e distribuição de pressão ao longo da unidade vem sendo descrita na literatura. Os perfis das fases solida e gasosa foram comparados com as medidas experimentais em etapas até estabelecer a correspondência dual UPF e unidade virtual. Sem a limitação do modelo físico para instalar medidores de pressão a coleta de dados na UPFV proporcionou mais adequada investigação dos perfis de distribuição axial de sólidos. Os pontos críticos da geometria do FCC, a base e o topo do riser, foram analisados por meio de gráficos gerados pelo software Solidworks permitindo operar no estado estacionário de acordo com as hipóteses dos modelos teóricos. Na sequência a distribuição radial da velocidade de sólidos foi medida, resultado que permitiu a caracterização da taxa de circulação do catalisador e comparação com perfis obtidos com a transmissão da radiação gama. Critérios para validação de perfis fluidodinâmicos foram propostos e discutidos com dados da literatura.