AVALIAÇÃO DA SUBSTITUIÇÃO DE VAPORIZADORES IMERSOS POR VAPORIZADORES ATMOSFÉRICOS EM UMA UNIDADE DE SEPARAÇÃO DE AR

Abstract

A produção de nitrogênio e oxigênio é de grande importância para a economia brasileira, sendo a destilação criogênica do ar atmosférico, realizada em unidades de separação de ar, o principal método para a obtenção dos mesmos. A garantia do fornecimento ininterrupto está em sistemas de backup, responsáveis por vaporizar os gases liquefeitos, mantidos em estoque na unidade, e assegurar a distribuição dos produtos gasosos. Na unidade industrial, os trocadores de calor responsáveis por esse serviço são vaporizadores imersos em reservatórios de água aquecida com vapor d’água, o qual não é produzido pela unidade. Assim, para tornar o sistema mais confiável, propõe-se a substituição desses equipamentos por vaporizadores atmosféricos aletados. Diante desse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade técnica dessa substituição. Foram determinadas as variáveis de transferência de calor para o dimensionamento dos destiladores atmosféricos. Para cada sistema de vaporização, optou-se pela utilização de 8 vaporizadores atmosféricos em regime cíclico, de forma que, enquanto 6 vaporizadores operam, outros 2 encontram-se em degelo. Foram selecionados vaporizadores constituídos por 120 tubos de alumínio com 1 polegada de diâmetro nominal, schedule 40, aletados longitudinalmente. Além disso, cada tubo contará com 10 aletas de alumínio de 12,5 m de altura, 7,00 cm de largura e 2 mm de espessura. A eficiência para as aletas em questão é de 96,70% e a efetividade das mesmas é de 12,90. Para os vaporizadores de nitrogênio, obteve-se um coeficiente global de 2,31 W/m²K e taxa de transferência de calor de 977,57 kW por trocador. Já para os vaporizadores de oxigênio, o coeficiente global foi de 2,42 W/m²K, gerando uma taxa de calor de 821,67 kW por trocador.