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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/16799
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Redução do consumo de vapor de alta pressão na turbina de compressor em uma planta de MVC |
Autor(es): | Siqueira, Layne Leite de Queiroz |
Primeiro Orientador: | Silva, Albanise Enide da |
metadata.dc.contributor.referee1: | Sodré, Cristiane Holanda |
metadata.dc.contributor.referee2: | Alencar, Soraya Lira |
Resumo: | O monocloreto de vinila (MVC) é um composto químico com a fórmula C₂H₃Cl. Trata-se de um gás incolor e inflamável à temperatura ambiente, sendo um dos principais precursores para a produção de policloreto de vinila (PVC), amplamente utilizado em tubulações, revestimentos e produtos plásticos. As utilidades industriais desempenham um papel crucial no funcionamento eficiente de uma planta de MVC. Recursos como eletricidade, água e vapor são indispensáveis para viabilizar os diversos processos produtivos. O V-42, é um vapor de alta pressão (42 kg/cm²) amplamente utilizado em plantas de MVC, desempenhando um papel crucial em processos que demandam altas temperaturas e maior eficiência térmica. Esse tipo de vapor é essencial para aquecimento, geração de energia e controle preciso de temperatura em aplicações industriais, como destilação e esterilização. A otimização do uso de vapor nas indústrias é crucial para melhorar a eficiência e reduzir desperdícios. O uso excessivo de vapor provoca impactos ambientais, como emissões de gases de efeito estufa e alto consumo de água, além de aumentar os custos operacionais devido ao maior consumo de energia e manutenção. Assim, a gestão eficiente do vapor é crucial para reduzir esses impactos e garantir a sustentabilidade e viabilidade econômica das operações industriais. Este trabalho foi desenvolvido em uma planta de MVC, com nome fictício “PetroFlex”, que utiliza o V-42 em seu compressor de líquido refrigerante R134a. Esse compressor é do tipo centrífugo, com duas seções e três estágios em cada seção, e está conectado a uma turbina onde o vapor é injetado para gerar rotação, movimentando a turbina e acionando o compressor. Em 2023, observou-se um aumento significativo no consumo de V-42, que variou entre 9,0 t/h e 9,6 t/h no mês de julho, ocasionando elevados custos para a planta. O objetivo deste trabalho foi otimizar o consumo de V-42 nas máquinas, reduzindo custos, através da padronização dos procedimentos operacionais e implementando melhorias, contribuindo também para a descarbonização e sustentabilidade. Para isso, foi utilizada a metodologia DMAIC, uma abordagem para resolução de problemas focada na melhoria contínua e no aprimoramento dos processos. Essa metodologia é composta por cinco etapas: Definir, Medir, Analisar, Melhorar e Controlar, e visa identificar e tratar a causa raiz dos problemas, que neste caso é o alto consumo de V-42 no sistema da planta de MVC da PetroFlex. Na etapa de definição, foram identificados os problemas ou oportunidades de melhoria; na medição, avaliou-se o desempenho do processo e as causas do problema; na análise, as causas principais foram determinadas com base nos dados; na melhoria, soluções foram desenvolvidas e implementadas para corrigir as causas identificadas; e na etapa de controle, os resultados foram monitorados para garantir que as melhorias fossem sustentáveis ao longo do tempo. Com este trabalho reduziu-se significativamente o consumo de V-42 na turbina do compressor, estabilizando-o na faixa de 8,0 t/h a 8,5 t/h. Em apenas dois meses, houve uma economia de aproximadamente 9,47% em setembro e 9,68% em outubro, gerando R$ 295.148,78 em ganhos financeiros. Espera-se superar a economia projetada de R$ 823.583,09 ao longe de um ano de monitoramento da fase de Controle do DMAIC, com impacto positivo na sustentabilidade e redução nas emissões de CO₂. |
Abstract: | Vinyl chloride monomer (VCM) is a chemical compound with the formula C₂H₃Cl, a colorless and flammable gas at room temperature, serving as one of the primary precursors for the production of polyvinyl chloride (PVC), widely used in pipes, coatings, and plastic products. Industrial utilities play a crucial role in the efficient operation of a VCM plant, as resources such as electricity, water, and steam are indispensable for enabling various production processes. V-42, a high-pressure steam (42 kg/cm²), is extensively utilized in VCM plants, playing a vital role in processes requiring high temperatures and enhanced thermal efficiency, being essential for heating, power generation, and precise temperature control in industrial applications like distillation and sterilization. Optimizing steam usage in industries is critical to improving efficiency and reducing waste, as excessive steam use results in environmental impacts such as greenhouse gas emissions and high water consumption while increasing operational costs due to higher energy usage and maintenance demands, making efficient steam management indispensable for minimizing these impacts and ensuring the sustainability and economic viability of operations. This study was conducted at a VCM plant, referred to as "PetroFlex" for confidentiality, which employs V-42 in its R134a refrigerant liquid compressor—a centrifugal compressor with two sections and three stages in each section, connected to a turbine where steam is injected to generate rotation, driving the turbine and operating the compressor. In 2023, a significant increase in V-42 consumption was observed, ranging from 9.0 t/h to 9.6 t/h in July, leading to high operational costs for the plant. The objective of this study was to optimize V-42 consumption in the machinery, reducing costs through the standardization of operational procedures and implementing improvements, while also contributing to decarbonization and sustainability. To achieve this, the DMAIC methodology, a problem-solving approach focused on continuous improvement and process enhancement, was employed. This methodology comprises five phases—Define, Measure, Analyze, Improve, and Control—aiming to identify and address the root cause of the problem, which in this case was the excessive V-42 consumption in PetroFlex's VCM plant system. In the Define phase, problems or improvement opportunities were identified; in the Measure phase, process performance and problem causes were assessed; in the Analyze phase, the main causes were determined based on data; in the Improve phase, solutions were developed and implemented to address the identified causes; and in the Control phase, results were monitored to ensure the sustainability of the improvements over time. This project significantly reduced V-42 consumption in the compressor turbine, stabilizing it within the range of 8.0 t/h to 8.5 t/h. In just two months, savings of approximately 9.47% in September and 9.68% in October were achieved, resulting in financial gains of R$ 295,148.78, with expectations to exceed the projected savings of R$ 823,583.09 over one year of DMAIC Control phase monitoring, positively impacting sustainability and reducing CO₂ emissions. |
Palavras-chave: | Redução de consumo de energia Vapor de alta pressão Eficiência energética Monocloreto de vinila Reduction of energy consumption High pressure steam Energy efficiency Vinyl chloride monomer |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.department: | Curso de Engenharia Química- Bacharelado |
Citação: | SIQUEIRA, Layne Leite de Queiroz. Redução do consumo de vapor de alta pressão na turbina de compressor em uma planta de MVC. 2025. 46 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/16799 |
Data do documento: | 25-nov-2024 |
Aparece nas coleções: | Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC |
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