Simulação da Central de Cogeração da Refinaria de Matosinhos (Petrogal)

• Author(s): Monteiro, Ana Luísa Oliveira
• Date: 2013
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.22/5578
• Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
• Subject(s): Cogeração; Simulação; Aspen Plus; Cogeneration; Simulation
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Machado, António Lereno; Silva, Luís Manuel Sousa da
• Contributor(s): Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto

Description

Mestrado em Engenharia Química – Ramo Optimização Energética na Indústria Química

A atual crise tem vindo a despertar, cada vez mais, o sentido de racionalização e otimização energética. A nível industrial uma das tecnologias utilizadas para combater o desperdício de energia diz respeito à cogeração. É neste contexto que surge a central de cogeração da Refinaria de Matosinhos (Petrogal), uma vez que depende fortemente da produção de vapor para garantir o funcionamento. O tema desta tese surge da ideia de modelar e simular a cogeração no simulador de processos químicos Aspen Plus. Assim sendo, o tema desta tese consiste na “Simulação da central de cogeração da refinaria de Matosinhos (Petrogal) e, como o nome indica, o objetivo principal deste trabalho é simular a central de cogeração no programa Aspen Plus. Neste documento encontra-se descrito uma pequena apresentação da empresa, o processo de cogeração, os vários tipos de sistemas de cogeração que se encontram atualmente no mercado, o programa Aspen Plus, os resultados obtidos e conclusões. Para execução deste trabalho procedeu-se, numa primeira fase, à recolha de informação para elaboração de um modelo que pretende descrever um grupo turbogerador e caldeira de recuperação, com queima adicional da central de cogeração. Após concluído o modelo, simulou-se este com valores reais, VR, de operação e de seguida com valores de projeto, VP. Relativamente a VR, o grupo turbogerador encontra-se a produzir 91,48 ton/h de vapor a 450ºC e uma potência de 39,97 MW. Para o efeito, foram introduzidas no simulador as caraterísticas das correntes de entrada e dos blocos (equipamentos). No que diz respeito a resultados principais, na primeira simulação (que utilizou valores reais de operação) obteve-se para o vapor sobreaquecido um caudal de 91437 kg/h, a 447ºC e 67 bar e a potência produzida pela turbina foi de 39,57MW. Para a segunda simulação, que foi construída com base no VP, os principais resultados obtidos pelo aspen plus foram de 82757 kg/h de vapor sobreaquecido a uma temperatura de 448ºC. Os resultados obtidos nas duas simulações foram muito próximos aos valores a que lhes deram origem, isto é, o desvio entre o simulado e o real foi muito pequeno. A corrente que apresentou o desvio maior, cerca de 3,5%, foi a dos gases de pós-combustão. Em suma, o objetivo da tese foi cumprido, uma vez que o modelo construído gera simulações com resultados fiáveis, desde que as correntes de entrada e os blocos sejam corretamente caracterizados.

The current crisis has been awakening, more and more, the sense of energy rationalization and optimization. At an industrial level one of the technologies used to fight the waste of energy is cogeneration. It is in this context that the cogeneration plant of the Matosinhos Refinery (Petrogal) emerges, once it depends heavily on the production of steam to ensure its function. The theme of this thesis arises from the idea to simulate the cogeneration on the chemical process simulator Aspen Plus. Therefore the theme is “Simulation of the cogeneration central of the Matosinhos Refinery (Petrogal) and, as the name implies, the major objective of this work is to simulate the cogeneration central in the computer program Aspen Plus. In this document a small description of the company is presented, as well as the cogeneration process, the various types of cogeneration systems that are currently on the market, the Aspen Plus computer program, the results and the conclusions. For the execution of this work information was collected in the first place order to create abflowchart, to model one of the turbo generators group with post-combustion and a heat recovery steam generator (HRSG) of a cogeneration plant. After completed this step, the proposed model has been simulated with real operation values and with project values. With regard to the actual values of operation, the quantity of vapor produced is 91,48 ton/h at 450 °C and a net power of 39,97 MW. For this purpose the inlet streams and blocks (equipments) were specified. On the first simulation, when real operation data was used a flow of 91437 kg/h, of superheated steam was obtained, at 447ºC and 67 bar a net duty of 39,57 MW produced by the turbine. On the second simulation, which was performed based on project data a flow of 82757 kg/h of superheated steam at a temperature of 448ºC was obtained by the Aspen Plus. The results obtained on both simulations were very similar to real and project data. In other words the deviation between the simulation and the real/project were small. The stream that presents the bigger deviation, nearly 6%, was the exhaust gases of the boiler. In short, the thesis objective was accomplished, once the built flowchart generates simulations with reliable results, as long as the inlet streams and blocks are properly characterized.