Modelagem do processo Bayer utilizando o software comercial Aspen Plus

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2001

RESUMO

O Processo Bayer é definido como uma tecnologia para a produção de óxido de alumínio (Ah03), principal matéria prima para a produção de Alumínio. Este processo transforma o minério de bauxita em alumina Ah03, utilizando soda cáustica e vapor gerado por caldeiras. Os sub processos que compõem o processo Bayer são a Moagem, Digestão, Filtração, Troca Térmica, Precipitação, Calcinação e Evaporação. Utilizando os dados da Refinaria de Poços de Caldas e trabalhando no Laboratório de Desenvolvimento de Processos de Separação da Faculdade de Engenharia Química da Unicamp, foi desenvolvido um método que utiliza os modelos existentes no software Aspen Plus para compor o "Modelo do Processo Bayer".O principal objetivo deste trabalho foi inter-relacionar os modelos do Aspen Plus para representar a Refinaria de Poços de Caldas, simulando o balanço de massa e energia do processo Bayer. A simulação foi conduzi da utilizando o módulo do simulador para sistemas eletrolíticos, considerando o estado dos componentes em seu modo verdadeiro, para melhor representar a não idealidade da solução. O licor do processo Bayer é uma solução eletrolítica, em que a água é o solvente e os demais componentes da mistura, NaOH, NaAlOz, NazCO3 estão completamente dissociados em íons como Na+, AlOz-, CO3-z, e OH-. As operações unitárias utilizadas do software para construir o "Modelo do Processo Bayer" foram o reator estequiométrico, tanques de "flash", lavadores simples, decantadores de contra corrente, misturadores, aquecedores e condensadores. O processo Bayer é controlado através do monitoramento das concentrações alcalina (TA), cáustica (TC) na unidade de equivalente g NazCO3 por litro de licor, como também a concentração de alumina em g AlzO3 por litro de licor. Foi necessário desenvolver uma metodologia que transformasse estas concentrações para expressões na base em massa para os compostos NaOH, NaAlOz, NazCO3 e água. A equação de densidade do Aspen Plus apresentou um desvio de 15% quando tentou-se obter os volumes e massas da solução. Foi necessária a utilização de uma outra equação de densidade (Equação de Russel) para desenvolver o método de transformação das concentrações de solução em massa. Comparando-se este método com dados analíticos, encontrou-se desvios da ordem de 1 %, demonstrando grande precisão do método. A entrada de dados para as simulações foram provenientes de amostras e análises químicas do licor e medidas de fluxo, temperatura e pressão do processo produtivo. Com os resultados da simulação do "Modelo do Processo Bayer", as massas dos íons Na+, AL02-, C03-2, e OH- são obtidas, as quais são transformadas em concentrações nas bases TA, TC e AhO3, para que seja possível a comparação entre os resultados do modelo e os dados analíticos de cada sub processo. Os desvios entre os resultados dos modelos de cada sub processo e as concentrações de planta estiveram entre O e 3 %. F oram utilizados fatores de ajuste para representar o sub processo da digestão e a evaporação natural dos tanques de processo para aumentar a precisão do modelo. O "Modelo do Processo Bayer" apresentou baixos desvios da realidade quando foram comparadas com as concentrações da solução cáustica da planta e as geradas pelo modelo. Foi observado o grande potencial de utilização nas seguintes atividades: Planejamento operacional e estimativa do custo de produção da alumina de acordo com o consumo de soda, bauxita e energia. Controle de volume da planta. Predizer as concentrações cáusticas do licor; Diferenças e perdas de energia em aquecedores; Identificação de anonnalidades no processo

ASSUNTO(S)

alumina - simulação por computador processos de fabricação processos quimicos

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