Simulation of the chlorine precooler in a stationary model - case study.

Durante a produção do cloro diversas impurezas são incorporadas ao produto e sua remoção se dá durante o processamento. A remoção das impurezas é fator fundamental não só para garantir a qualidade do produto final como também do ponto de vista de segurança, pois determinados contaminantes geram riscos de explosão. Nas etapas de processamento a remoção de uma das principais impurezas se dá no pré-resfriador, equipamento que consiste numa torre de pratos que tem função de além de remover os contaminantes pesados também reduz a temperatura do gás para sucção do compressor. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver uma simulação estacionária em simulador comercial que reproduza as condições de operação de um pré-resfriador de cloro tais como perfil de temperatura nas bandejas, perfil de pressão e hidráulica da coluna, tendo como estudo de caso um dos equipamentos de uma das plantas de processamento de cloro da Braskem S.A. Foi realizada uma descrição detalhada da função do equipamento no processo e um breve histórico contemplando as atualizações tecnológicas realizadas desde a primeira identificação da necessidade deste tipo de equipamento no processamento de cloro até o impacto na última década com a assinatura do protocolo de Montreal. Também foi realizada uma discussão sobre os principais parâmetros hidráulicos de colunas de pratos que afetam seu desempenho e estabilidade. É apresentada uma breve discussão sobre eficiência de pratos e os métodos para a estimativa deste parâmetro. No desenvolvimento da simulação foi utilizado o simulador comercial ASPEN Plus V8.4. Foi utilizado bloco RADFRAC para as seções da coluna além de um bloco separado para o refervedor. Foi realizado ajuste dos parâmetros da simulação aos dados de planta e realizada análise de sensibilidade para identificação da resposta dos principais parâmetros às variáveis chave e realização de diagnóstico quanto ao desempenho do equipamento. Foi verificado que a simulação reproduziu satisfatoriamente os dados de planta e que para os parâmetros normais de operação existem limitações hidráulicas que levam a instabilidade do mesmo. Foram realizadas recomendações para ajuste do sistema e estabilização da operação do equipamento.During the Chlorine production many impurities are incorporated to de product and it´s removed along the chlorine processing. Impurities removal is a key factor to assure not only product quality but also from a safety stand point, due to the fact that many of these impurities represent explosion hazards. On the processing process, the removal of one of the most hazardous impurity takes place at the pre-cooler, a trayed-column that besides removing the heavy impurities chills the chlorine gas prior to compression. The main objective of the present work was to develop a steady-state simulation on a commercial simulation software that represents the operating parameters of a pre-cooler like temperature profile along the trays, pressure profile and column hydraulics using as a case study a piece of equipment installed at one of Braskem S.A. chlorine processing plants. A detailed description of the equipment purpose and a brief description of the main technology updates since the first designed one back to 1930 until the Montreal Protocol signature and it´s impacts on the technology. It is also presented a discussion regarding the main hydraulic parameters and its effects on column performance and stability. A brief discussion regarding plate efficiency and the predictive methods. The simulation was developed under ASPEN Plus V8.4. A RADFRAC block was the choice to model the column sessions and a separated FLASH block to reboiler. Plant data were used to adjust and validate the simulation and a sensitivity analysis took place to verify the response of the process parameter to variation on the key process input variables, a diagnostic of equipment performance was performed as well. It was concluded that the use of the simulation was satisfactory to reproduce plant data and identified that some hydraulic constrains that leads to operational instability are possibly in place. Recommendations are given to stabilize the equipment operation and adjust at the equipment design