Análise comparativa de desempenho de modelos semi empíricos na predição de deposição em baterias de trocadores de calo r de refinarias de petróleo

Abstract

Um fenômeno importante na operação de trocadores de calor é a deposição (fouling), que é caracterizado pela sedimentação de material sólido na superfície nas paredes ou nos tubos dos trocadores de calor. A deposição é um fenômeno particularmente complexo quando acontece nas baterias de pré-aquecimento (BPAs) de óleo cru, que fornecem calor à corrente de óleo que alimenta as refinarias para manter a eficiência dos processos de destilação atmosférica e a vácuo. Muitos esforços vêm sendo envidados no sentido de se construir modelos matemáticos capazes de serem amplamente aplicados na predição do comportamento dinâmico da deposição nas BPAs. O uso de aparatos experimentais de laboratório tem sido bastante comum para desenvolvimento dos modelos, entretanto a aplicação desses modelos na avaliação e predição do fenômeno em plantas industriais encontra obstáculos. Esse trabalho tem o objetivo de realizar uma análise comparativa entre os principais modelos de predição de deposição em trocadores de calor existentes na literatura. A análise foi dividida em duas etapas: primeiro, avaliou-se o desempenho dos modelos frente a um conjunto de dados obtidos em laboratório. Em seguida, selecionou-se os modelos com melhores desempenhos e esses foram submetidos a análise de desempenho frente a dados industriais. Os resultados mostram que os modelos têm, em geral, desempenho limitado. Na análise dos dados experimentais, foi possível concluir que as informações disponíveis na planta não permitem aplicação dos modelos de forma direta, exigindo adaptações. Ainda assim, os modelos disponíveis na literatura não se aproximam da predição de forma satisfatória do comportamento de deposição em trocadores industriais. Além disso, essa pesquisa aponta que as possíveis razões para esse desempenho são a ausência de informações necessárias à aplicação dos modelos nos dados operacionais e a incipiência de conhecimento acerca da fenomenologia dos mecanismos de deposição. Essas conclusões indicam novas frentes de pesquisa que devem contribuir para geração de um modelo híbrido, que seja dependente apenas das informações disponíveis nas plantas industriais e que consiga fornecer predições de deposição dentro do padrão desejável, permitindo a otimização da operação desses sistemas dentro das refinarias.