Trabalho de Planejamento rev. final

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Universidade Salvador – UNIFACS
Escola de Engenharia e TI
Curso: Engenharia Química
Disciplina: Planejamento de Processos
ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DE UMA PLANTA DE ETENO A PARTIR DO GÁS DE XISTO
Autores: Bruna Guimarães
 Igor Ramos	
 Juliana Moitinho
	 Juliana Dourado
 Rafael Sales
Salvador,
Julho de 2015.
Bruna Guimarães
Igor Ramos
Juliana Moitinho
Juliana Dourado
Rafael Sales
ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DE UMA PLANTA DE ETENO A PARTIR DO GÁS DE XISTO
Estudo de localização e de mercado de uma planta de eteno a partir do gás de xisto, apresentado à disciplina Planejamento de Processos, referente ao 9º semestre do Curso de Graduação em Engenharia Química da Universidade Salvador - UNIFACS, como requisito de avaliação parcial, sob orientação do professor George de Souza Mustafa.
Salvador,
Julho de 2015.
RESUMO EXECUTIVO 
Este projeto foi realizado com o intuito de fornecer um estudo de viabilidade técnica e econômica (EVTE) da implementação de uma unidade de produção de etileno a partir de gás de xisto no Brasil, com capacidade anual de 415.000t/ano.
Através do estudo de localização foi possível determinar todas as vantagens com relação ao terreno, à energia, custo de água, aos benefícios fiscais, à proximidade com a matéria-prima, com o centro industrial do Brasil e com o mercado consumidor do etileno e ao contexto comercial, que o estado do Paraná oferece. A instalação da planta de etileno ocorrerá no município de Araucária.
Através do estudo de mercado realizado neste trabalho, tendo em vista que a planta tem partida em 2019, e o estudo faz referência aos próximos 10 anos de operação, até o ano de 2029, os seguintes índices foram encontrados, afirmando a viabilidade técnica econômica 
	Critérios
	Planta de Etileno
	Unidade
	Investimento total
	302,55
	MMUS$
	Investimento indireto
	115,16
	MMUS$
	Investimento direto
	197,79
	MMUS$
	VPL
	1487
	MMUS$
	VPL/ Investimento
	4,92
	-
	TMA
	15
	%
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1: Produtos de elevado consumo energético do segmento de fabricação de produtos petroquímicos básicos: capacidade instalada em 2006, em t/ano, produção, importação e exportação, em t, de 2002 a 2006, e destino das vendas internas.
 Tabela 2: Cadeia dos produtos derivados do etileno: produção e capacidade instalada em 2006, em t/ano e em % do total da cadeia.
Tabela 3: Produtos da cadeia do etileno: consumos específicos de energia térmica e de eletricidade, em tep/t, produção em 2006, em t, e distribuição do consumo energético de 2006 por usos finais, em tep.
Tabela 4: Principais produtos da indústria química brasileira e respectivos coeficientes de distribuição do consumo de energia, por usos finais
Tabela 5: Consumo total de energia em 2006, em tep e como % do consumo energético da indústria química, e potencial técnico de conservação de energia também em 2006, em tep e como % do consumo energético, dos produtos químicos analisados neste trabalho.
Tabela 6: Volume de Xisto bruto processado e produção de derivados de Xisto – 2003-2012.
Tabela 7: Capacidade instalada (t/ano): Planta de eteno.
Tabela 8: Produção de eteno (t/ano) entre os anos 2008 à 2012.
Tabela 9: Capacidade instalada (t/ano): Planta de acetato de vinila.
Tabela 10: Capacidade instalada (t/ano): Planta de cloreto de polivinila.
Tabela 11: Capacidade instalada (t/ano): Planta de estireno.
Tabela 12: Capacidade instalada (t/ano): Planta de éteres glicólicos, etilenoglicóis e etalonaminas.
Tabela 13: Capacidade instalada (t/ano): Planta de polietilenos (alta densidade, baixa densidade e baixa densidade linear).
Tabela 14: Capacidade instalada (t/ano): Planta de poliestireno.
Tabela 15: Relação de Projetos de Investimento (2013-2018).
Tabela 16: Produção de eteno e vendas internas (2013-2018).
Tabela 17: Consumo per capita de eteno no Brasil (2008-2012).
Tabela 18: Estudo de localização por região a cerca da produção de gás de Eteno a partir do Gás de Xisto no Brasil. 
Tabela 19: Capacidade de referência e capacidade máxima em t/ano.
Tabela 20: Capacidade de produção nacional de polietilenos
Tabela 21: Reservas tecnicamente recuperáveis de gás de xisto
Tabela 22: Custo da água por estado
Tabela 23: Quadro resumo das análises de localização nos estados Brasileiros.
Tabela 24: Tensões admissíveis para o aço carbono em função da temperatura.
Tabela 25: Cálculo dos compressores
Tabela 26: Cálculo das bombas (entrada)
Tabela 27: Cálculo das bombas (saída)
Tabela 28: Cálculos dos trocadores de calor
Tabela 29: Cálculos dos trocadores de calor (continuação)
Tabela 30: Cálculos dos trocadores de calor (continuação)
Tabela 31: Cálculos dos trocadores de calor (continuação)
Tabela 32: Cálculos dos trocadores de calor (continuação)
Tabela 33: Cálculo da cold box
Tabela 34: Cálculo dos vasos de processo
Tabela 35: Cálculo dos vasos de processo (continuação)
Tabela 36: Cálculo dos vasos de processo (continuação)
Tabela 37: Cálculo dos vasos de processo (continuação)
Tabela 38: Cálculo das colunas de destilação
Tabela 39: Cálculo dos fornos
Tabela 40: Cálculo dos reatores
Tabela 41: Cálculo das esferas
Tabela 42: Cálculo do tanque de armazenamento
Tabela 43: Cálculo dos preços das bombas P-201 à P-205.
Tabela 44: Cálculo dos preços das bombas P-206 à P-302.
Tabela 45: Cálculos do preço dos compressores C-101 ao C-103.
Tabela 46: Cálculos do preço dos vasos V-101 ao V-105A.
Tabela 47: Cálculos do preço dos vasos V-105B ao V-207.
Tabela 48: Cálculos do preço dos vasos V-208A e V-208B.
Tabela 49: Cálculos do preço das colunas de destilação V-106 e V-206.
Tabela 50: Cálculos do preço dos reatores R-201A, R-201B e R-202.
Tabela 51: Cálculos do preço dos trocadores E-101 ao E-106.
Tabela 52: Cálculos do preço dos trocadores E-107 ao E-202.
Tabela 53: Cálculos do preço dos trocadores E-203 ao E-208.
Tabela 54: Cálculos do preço dos trocadores E-209 ao E-212.
Tabela 55: Cálculos do preço da cold box CB-101.
Tabela 56: Cálculos do preço das esferas V-109, V-110 e V-211.
Tabela 57: Cálculos do preço do tanque V-301.
Tabela 58: Cálculos do preço dos fornos H-201 e H-202.
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Produção de eteno e vendas internas (2013-2018).
Figura 2: Projeção da população brasileira (2005-2025).
Figura 3: Consumo per capita (2008-2012).
Figura 4: Regressão e correspondente equação polinomial (2008-2012).
Figura 5: PIB Nacional (2007-2013).
Figura 6: Unidade produtora de Xisto no Paraná
Figura 7: Eteno (*): expansão da capacidade instalada 2013-2023 (10³ t/ano)
Figura 8: Segmentação no mercado de plástico setorial – 2005.
Figura 9: Faturamento da Industria Química por segmento (2005).
Figura 10: Blocos ofertados do gás de xisto no Brasil. 
Figura 11: Tarifas de energia elétrica no Brasil
Figura 12: Custo da energia elétrica para Industria no Brasil por estado.
Figura 13: Disponibilidade de água no Brasil
Figura 14: Detalhamento da cadeia produtiva petroquímica
OBJETIVOS
OBJETIVO GERAL 
Estimar o investimento total de uma unidade industrial que produz eteno a partir do gás de xisto, efetuando os estudos específicos para tal.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
Calcular o capital de giro; 
Calcular o investimento fixo direto e indireto; 
Selecionar o tipo de equipamento e o material utilizado; 
Estimar o custo dos equipamentos e corrigi-los para o câmbio monetário atual; 
Estimar o investimento total; 
Realizar um estudo de capacidade ótima; 
Realizar um estudo de sensibilidade para o processo em questão. 
CRITÉRIOS DE PROJETO 
Para a realização do estudo, os seguintes critérios foram utilizados: 
 ESTIMATIVAS DOS CUSTOS DOS PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS: 
Preços dos equipamentos: calculados através de equações adequadas para cada equipamento. 
Bombas: possui equações próprias já inclusaso preço do motor. O custo total do conjunto motor-bomba consta o reserva. 
Custos dos internos: o custo dos internos da coluna foi considerado 15% ao valor do vaso. 
Taxa de nacionalização: o valor considerado no projeto é de 65% do custo do equipamento deixando no porto de Paranaguá, no Paraná. 
Fretes, seguros e taxas: estimado um valor de 5% dos custos totais dos equipamentos principais para o transporte do porto de Paranaguá para a Araucária. 
ESTIMATIVA DO INVESTIMENTO TOTAL: 
Investimento fixo indireto: 
Aborda o custo dos equipamentos, das instalações e montagens. 
Estudo de viabilidade: considerado o valor da hora de trabalho de um Engenheiro Senior (R$ 200,00) trabalhando 40 horas semanais durante 3 meses. 
Gerenciamento do empreendimento: estimado 5% do investimento total. 
Projeto conceitual: estimado 0,01% do investimento total. 
Projeto base: estimado 3% do investimento total. 
Projeto de detalhamento: estimado 7% do investimento total. 
Serviços de procura e inspeção: estimado 3% do investimento total. 
Pré-operação: estimado 1% do investimento total. 	
Contingências: estimado 25% do investimento total. 	
2.2.2. Investimento fixo direto 
Investimento ISBL 
Terreno e melhorias: estimado 2% do investimento fixo. 
Equipamentos principais: utilizado 100% dos custos dos equipamentos principais. 
Materiais auxiliares: 
Tubulação: estimado 46% dos custos totais dos equipamentos principais. 
Instrumentação: estimado 15% dos custos totais dos equipamentos principais. 
Materiais elétricos: estimado 7% dos custos totais dos equipamentos principais. 
Isolamentos térmicos: estimado 2% dos custos totais dos equipamentos principais. 
Pinturas: estimado 1% dos custos totais dos equipamentos principais. 
Fundações e estruturas: estimado 15% dos custos totais dos equipamentos principais. 
Obras civis: estimado 10% dos custos totais dos equipamentos principais. 
Montagem industrial: 
Instalação de equipamentos: estimado 20% dos custos dos equipamentos principais. 
Instalação dos materiais auxiliares: estimado 25% dos custos dos equipamentos principais. 
Instalações provisórias: estimado 2% dos custos dos equipamentos principais. 
Fretes, seguros e taxas: estimado 5% dos custos totais dos equipamentos principais. 
Peças sobressalentes: estimado 10% dos custos totais dos equipamentos principais. 
Inventários iniciais 
Matéria-prima 
Catalisadores 
Veículos e utensílios móveis: estimado 1% do investimento fixo. 
Investimento OSBL 
Edificações: corresponde a 10% do custo fixo. 
Geração de vapor: corresponde a 3% do custo fixo. 
Distribuição de vapor: corresponde a 1% do custo fixo 
Captação de água: corresponde a 0,8% do custo fixo
Torre de resfriamento: corresponde a 2% do custo fixo 
Distribuição de água: corresponde a 0,9% do custo fixo 
Subestação elétrica: corresponde a 1,5% do custo fixo 
Rede de distribuição elétrica: corresponde a 1% do custo fixo 
Suprimento e distribuição de gases inertes: corresponde a 0,3% do custo fixo 
Compressão e distribuição de ar industrial: corresponde a 1% do custo fixo 
Refrigeração (com distribuição): corresponde a 2% do custo fixo 
Descarte de rejeitos de processo: corresponde a 1,1% do custo fixo 
Descarte de esgotos sanitários: corresponde a 0,3% do custo fixo 
Comunicação: corresponde a 0,2% do custo fixo 
Estocagem de matérias-primas: corresponde a 1,1% do custo fixo 
Estocagem de produtos finais: corresponde a 1,8% do custo fixo 
Sistema de combate a incêndio: corresponde a 0,7% do custo fixo 
Flare: corresponde a 2,5% do custo fixo 
Despesas financeiras durante as obras 
Foi estimado um valor de 8% do investimento fixo. 
AVALIAÇÃO ECONÔMICA 
TMA: considerado um valor de taxa de TMA de 15% ano. 
Taxa de juros: considerado 7,5% a.a. 
TIR: deve ser maior ou igual à TMA. 
Tempo da depreciação: 10 anos. 
Isenção de imposto de renda: 8 anos. 
Imposto de renda: 25% da receita líquida. 
Contribuição social: 9% da receita líquida.
 DESCRIÇÃO DO PROCESSO
O processamento de gás de xisto convencional inicia-se quando o gás de xisto, matéria-prima do reservatório, passa por uma bateria de purificação, por adsorção e absorção, onde as impurezas de ácidos, H2S e CO2, são removidos por tecnologia de absorção de DEA. 
A maior parte do H2S e CO2 no gás de xisto bruto são absorvidos pelo solvente que passa através da AGR absorvedora. O efluente gasoso da parte superior do absorvedor AGR é enviado para um condensador, a 35°C para remover fração líquida. O resultado é uma corrente de líquido, que contém uma porção de hidrocarbonetos, passando para a área de recuperação de LGN para aumentar a taxa de recuperação desses hidrocarbonetos. O fluxo remanescente é enviado para a área de desidratação para a remoção essencial de água. A corrente efluente do fundo absorvente contendo rica DEA (38% em peso) passa através de uma válvula de alívio de pressão seguido por uma embarcação rápida para nocautear vapor luz de hidrocarbonetos (0,1-0,3 mol/h) e, em seguida, continua para despressurizar a 2,1bar através de uma outra válvula. Depois disso, a corrente rica em DEA é pré-aquecida a 78°C. A stripper AGR é utilizado para a regeneração de solventes, onde os componentes ácidos dissolvidos no solvente são removidos no gás ácido.
Em seguida, o vapor de água no gás é removido utilizando a adsorção, sendo regenerado em trietileno glicol líquido (TEG). Os produtos, incluindo o LGN, são recuperados usando o processo de destilação criogênica. Devido a especificações, o excesso de nitrogênio no gás de vendas abaixo do padrão é então rejeitado utilizando o processo criogênico.
O passo final é processar os LGN recuperados e transmiti-los através de um fracionamento, incluindo a separação do metano, N2, CO, e em seguida a separação do etano da corrente final de produto que é o etileno.
Na primeira unidade de transformação de gás de xisto como a do projeto em questão, o etano extraído do LGN é canalizado para uma planta de eteno local, onde o etano é craqueado, apresetntando uma conversão de 90%, utilizando a tecnologia de craqueamento a vapor. O gás de cracking é, então, enviado para a neutralização no leito de NaOH para remoção do CO2, e em seguida é bombeado para a desidrogenação, onde objetiva-se maior conversão de outras frações de hidrocarbonetos em etileno.
Antes de ser enviado para tanque final, após passar pela destilação do metano e do etano, o etileno que apresenta traços de água em sua composição, vai para a torre de secagem, retirando toda a água da corrente, e em seguida segue para tanque final. 
A composição do gás de xisto considerada para a realização do balanço de massa da unidade é apresentado abaixo:
	Composição Shale Gas (mol%)
	
	Comp. Shale Gas
	%mol
	MM
	M
	%massa
	CH4
	85.45%
	16.042
	13.70789
	73.74%
	C2H6
	6.58%
	30.07
	1.978606
	10.64%
	C3H8
	1.92%
	44.1
	0.84672
	4.56%
	i-C4H10
	0.56%
	58.124
	0.325494
	1.75%
	n-C4H10
	0.59%
	58.124
	0.342932
	1.84%
	i-C5H12
	0.17%
	72.15
	0.122655
	0.66%
	n-C5H12
	0.13%
	72.15
	0.093795
	0.50%
	CO2
	1.66%
	44.01
	0.730566
	3.93%
	N2
	2.78%
	14
	0.3892
	2.09%
	H2O
	0.02%
	18
	0.004392
	0.02%
	H2S
	0.14%
	34.082
	0.046113
	0.25%
	Total
	100%
	 
	18.58836
	100%
O fluxograma do processo é apresentado a seguir, onde alguns perfis de temperatura e pressão podem ser visualisados.
 
ESTUDO DE MERCADO 
 Caracterização Técnica
Delimitação da indústria química no Brasil
A indústria química é o segundo maior contribuinte do valor adicionado pela indústria brasileira e um dos mais dinâmicos e complexos segmentos da indústria de transformação no país. Ela é intensiva em capital, matérias-primas e tecnologia. Devido aos seus fortes efeitos de encadeamento para frente, é um dos setores de base da economia, ligando os demais setores,fornecendo-lhes uma diversificada gama de insumos e produtos. A indústria química é energio-intensiva. O custo da energia pode, em geral, representar até 60% do custo da produção de produtos químicos básicos. No caso da amônia, esta porcentagem atinge 80% (IEA, 2007).
Tradicionalmente, a indústria química tem sido dividida em dois grandes grupos (TOLMASQUIM; SZKLO, 2000): o grupo dos produtos inorgânicos, formado por mais de 100 produtos, que incluem ácidos, óxidos, silicatos e sais inorgânicos, entre outros; e o grupo de produtos orgânicos, no qual se destaca a indústria petroquímica, grande fornecedora de insumos para a indústria de transformação.
Controvérsias, no entanto, têm sido comuns quanto a uma delimitação precisa da indústria química, tanto no Brasil como no exterior. Com o objetivo de eliminar estas divergências, a Organização das Nações Unidas - ONU, há alguns anos, aprovou uma nova classificação internacional para a indústria química, incluindo-a na Revisão no 3 da ISIC (International Standard Industry Classifcation) e, recentemente, na Revisão no 4.
No Brasil, o Instituto Brasileiro de Geografa e Estatística – IBGE, com o apoio da Associação Brasileira da Indústria Química - Abiquim, definiu, com base nos critérios aprovados pela ONU, uma nova Classificação Nacional de Atividades Econômicas (CNAE) e promoveu o enquadramento de todos os produtos químicos nessa classificação.
Durante o ano de 2006, o IBGE redefiniu toda a estrutura da CNAE, adaptando-a a Revisão no 4 da ISIC. Após a conclusão dessa revisão, os segmentos que compõem as atividades da indústria química passaram a ser contemplados, a partir de janeiro de 2007, nas Divisões 20 e 21 da CNAE 2.0 (ABIQUIM, 2007).
A Divisão 20 – Fabricação de Produtos Químicos - da CNAE 2.0 compreende:
20.1: Fabricação de produtos químicos inorgânicos;
20.2: Fabricação de produtos químicos orgânicos;
20.3: Fabricação de resinas e elastômeros;
20.4: Fabricação de fibras artificiais e sintéticas;
20.5: Fabricação de defensivos agrícolas e desinfetantes domissanitários;
20.6: Fabricação de sabões, detergentes, produtos de limpeza, cosméticos, produtos de perfumaria e de higiene pessoal;
20.7: Fabricação de tintas, vernizes, esmaltes, lacas e produtos afins;
20.8: Fabricação de produtos e preparados químicos diversos.
A Divisão 21 – Fabricação de Produtos Farmoquímicos e Farmacêuticos - da CNAE 2.0 compreende:
21.1 Fabricação de produtos farmoquímicos;
21.2 Fabricação de produtos farmacêuticos.
 Produtos
A Associação Brasileira da Indústria Química - Abiquim não acompanha estatisticamente todos esses segmentos. Com algumas exceções, concentra-se no segmento de produtos químicos de uso industrial. 
Esse segmento abrange aproximadamente 3 mil produtos, utilizados no âmbito de outros setores industriais ou da própria indústria química, fabricados por cerca de 800 empresas, associadas ou não à entidade, que figuram no cadastro da Abiquim e no Guia da Indústria Química Brasileira. Para um acompanhamento estatístico mais detalhado do desempenho do setor, a Abiquim toma como base um painel formado por cerca de 200 produtos químicos de uso industrial. Essa amostra obedece, a partir de 1998, a classificação do IBGE, mas objetivando maior precisão nos levantamentos setoriais, a Abiquim subdividiu alguns itens, o que resultou no seguinte âmbito setorial, com seus respectivos produtos (ABIQUIM, 2007):
Fabricação de Produtos Químicos Inorgânicos;
Fabricação de cloro e álcalis;
Fabricação de intermediários para fertilizantes;
Fabricação de produtos químicos inorgânicos não especificados anteriormente;
Fabricação de Produtos Químicos orgânicos;
Fabricação de produtos petroquímicos básicos:
Benzeno;
Butadieno;
Eteno (etileno);
Metanol (álcool metílico);
Propeno grau polímero (propileno, grau polímero);
Propeno grau químico (propileno, grau químico);
Tolueno;
o-Xileno;
p-Xileno;
 Xilenos mistos.
Fabricação de intermediários para plastificantes, resinas e fibras
Intermediários para plásticos;
Intermediários para plastificantes;
Intermediários para resinas termo fixas;
Intermediários para fibras sintéticas;
Fabricação de produtos químicos orgânicos não especificados anteriormente;
Outros produtos químicos orgânicos;
Fabricação de Resinas e elastômeros;
Fabricação de resinas termoplásticas;
Fabricação de resinas termo fixas;
Fabricação de elastômeros;
O enfoque do projeto aqui apresentado está voltado para a produção de gás de xisto e de seus subprodutos advindos do eteno e demais derivados.
 Matérias primas
De uma forma geral, a indústria química tem utilizado três substâncias como base de suas matérias-primas: 
Cloreto de sódio – sal (na forma de salmoura de poço de salgema, ou sal sólido), que permite a produção de soda cáustica e cloro, a partir dos quais se tem toda uma linha de produtos derivados; 
Enxofre, que permite a produção de ácido sulfúrico e de seus produtos derivados; 
Petróleo – na realidade frações deste, derivadas do refino – e o gás natural, a partir dos quais, através de operações de transformação em cadeia, tem-se todo um conjunto de produtos derivados (BAJAY et al., 1995).
A Tabela 1 a seguir, mostra a capacidade instalada e produção dos principais produtos do segmento de fabricação de petroquímicos, dentre eles o eteno. A Tabela 2 apresenta os produtos derivados do eteno (etileno) com suas respectivas produções (t/ano) e capacidades instaladas.
Tabela 1: Produtos de elevado consumo energético do segmento de fabricação de produtos petroquímicos básicos: capacidade instalada em 2006, em t/ano, produção, importação e exportação, em t, de 2002 a 2006, e destino das vendas internas.
Tabela 2: Cadeia dos produtos derivados do etileno: produção e capacidade instalada em 2006, em t/ano e em % do total da cadeia.
Competitividade da Indústria Petroquímica Brasileira
Algumas das características do segmento petroquímico brasileiro:
Grande concentração de indústrias de 2ª geração, decorrente tanto de dificuldades técnicas quanto do elevado custo de transporte;
Grandes empresas monoprodutoras;
Integração e economia de escala reduzidas;
Dificuldade de acesso aos insumos;
Mercados consumidores pouco representativos, uma vez que o consumo local é baixo, se comparado ao de países desenvolvidos;
Baixo grau de verticalização para fabricar produtos de maior valor agregado;
Reduzido investimento em P&D;
Atividades muito diversificadas e dispersas, que dificultam a sua competitividade interna e externa e reduzem a “capacidade de financiamento das empresas”, impactando no seu equilíbrio financeiro e patrimonial.
A Cadeia do Etileno
A Tabela 3 mostra os consumos específicos de energia térmica e de energia elétrica, a produção em 2006 e a distribuição do consumo energético de 2006 por usos finais para os produtos que compõem a cadeia do etileno. As referências consultadas não indicam o consumo de energia elétrica para iluminação, já que este pouco se relaciona com os processos industriais envolvidos, mas sim com o projeto arquitetônico e a instalação elétrica de cada planta industrial.
Comparando-se os dados das Tabelas 2 e 3, constata-se que os produtos da cadeia do etileno considerados neste trabalho foram responsáveis por 32,7% do consumo total de energia, 39,7% do consumo de energia térmica e 12,5% do consumo de energia elétrica da indústria química brasileira em 2006.
O craqueamento térmico, ou pirólise, do qual resulta o etileno, junto com outros produtos, é o principal responsável pelo elevado consumo de energia térmica em fornos/reatores nesta cadeia. Conforme se pode verificar na Tabela 3, o estireno é o produto desta cadeia que demanda mais vapor de processo. A maior demanda de eletricidade da cadeia provém da fabricação de polietileno.
Tabela 3: Produtos da cadeia do etileno: consumos específicos de energia térmica e de eletricidade, em tep/t, produção em 2006, em t, e distribuição do consumo energético de 2006 por usos finais, em tep.Tabela 4: Principais produtos da indústria química brasileira e respectivos coeficientes de distribuição do consumo de energia, por usos finais.
Tabela 5: Consumo de energia em 2006, em tep e como % do consumo energético da indústria química, e potencial técnico de conservação de energia também em 2006, em tep e como % do consumo energético, dos produtos químicos analisados neste trabalho.
INDUSTRIALIZAÇÃO DO GÁS DE XISTO
A produção de gás de xisto, em 2012, somou 15,3 mil toneladas, 12% a mais do que o registrado em 2011. Seguindo a mesma tendência, o volume de óleo combustível obtido a partir do processamento do xisto subiu 14,9%, atingindo 244,8 mil m³. Por sua vez, a produção de GLP cresceu 28,5%, para 24,1 mil m³.
Tabela 6: Volume de Xisto bruto processado e produção de derivados de Xisto – 2003-2012.
ESTUDO DE MERCADO PARA A PRODUÇÃO DE ETENO A PARTIR DO GÁS DE XISTO
Para dar início ao Estudo de Mercado para implantação de uma fábrica de produção de eteno a partir do gás de xisto, fizeram-se necessárias análises da capacidade instalada em toneladas por ano de eteno (Tabela 7), assim como a produção de eteno (Tabela 8), em toneladas por ano.
A capacidade instalada para produção de Eteno, segundo a ABIQUIM, pela Braskem, no ano de 2012 encontra-se na tabela abaixo:
Tabela 7: Capacidade instalada (t/ano): Planta de eteno.
	Empresa
	Localização
	Capacidade Instalada em 2012
	BRASKEM
	BA/RS/SP/RJ
	3.952.000
	Total
	
	3.952.000
	
Fonte: ABIQUIM: Anuário da Indústria Química Brasileira 2013.
Tabela 8: Produção de eteno (t/ano) entre os anos 2008 à 2012.
	
	Ano
	Produção
	Vendas Internas
	Vendas Externas
	2008
	324.311,8
	334.840,6
	334,0
	2009
	455.160,1
	440.578,9
	7.345,8
	2010
	440.016,0
	422.329,0
	167,0
	2011
	423.693,6
	399.874,7
	0,0
	2012
	442.054,0
	461.827,0
	0,0
	
Fonte: ABIQUIM: Anuário da Indústria Química Brasileira 2013.
Observou-se que entre os anos de 2008 à 2012, houveram períodos de crescimento e redução na produção deste importante produto petroquímico de 1ª geração para a fabricação dos petroquímicos de 2ª geração, tais como, polietileno (PEBDL, PEBD e PEAD), policloreto de vinila (PVC), polipropileno (PP) e poliestireno (PS). A seguir, encontram-se as capacidades instaladas de produção dos petroquímicos de 2ª geração:
Tabela 9: Capacidade instalada (t/ano): Planta de acetato de vinila.
	Empresa
	Localização
	Capacidade Instalada em 2012
	CAN
	PE
	(*)
	Total
	
	-
 
 Fonte: ABIQUIM: Anuário da Indústria Química Brasileira 2013.
Tabela 10: Capacidade instalada (t/ano): Planta de cloreto de polivinila.
	Empresa
	Localização
	Capacidade Instalada em 2012
	BRASKEM
	BA/AL
	710.000
	SOLDAY INDUPA
	SP
	300.000
	Total
	 
	1.010.000
 
 Fonte: ABIQUIM: Anuário da Indústria Química Brasileira 2013.
Tabela 11: Capacidade instalada (t/ano): Planta de estireno.
	Empresa
	Localização
	Capacidade Instalada em 2012
	INNOVA
	RS
	260.000
	UNIGEL
	BA/SP
	280.000
	Total
	 
	540.000
 Fonte: ABIQUIM: Anuário da Indústria Química Brasileira 2013.
Tabela 12: Capacidade instalada (t/ano): Planta de éteres glicólicos, etilenoglicóis e etalonaminas.
	Empresa
	Localização
	Capacidade Instalada em 2012
	OXITENO
	SP/BA
	500.000
	Total
	
	500.000
	
	
	
 Fonte: ABIQUIM: Anuário da Indústria Química Brasileira 2013.
Tabela 13: Capacidade instalada (t/ano): Planta de polietilenos (alta densidade, baixa densidade e baixa densidade linear).
	Empresa
	Localização
	Capacidade Instalada em 2012
	BRASKEM
	BA/RS/SP/RJ
	3.025.000
	Total
	
	3.025.000
 Fonte: ABIQUIM: Anuário da Indústria Química Brasileira 2013.
Tabela 14: Capacidade instalada (t/ano): Planta de poliestireno.
	Empresa
	Localização
	Capacidade Instalada em 2012
	INNOVA
	RS
	155.000
	UNIGEL
	SP
	310.000
	VIDEOLAR
	AM
	120.000
 Fonte: ABIQUIM: Anuário da Indústria Química Brasileira 2013.
Além da capacidade já instalada dos petroquímicos de 1º e 2º geração, alguns projetos de investimento estão previstos para os anos de 2013 à 2018, estes estão apontados na Tabela 15 a seguir:
Tabela 15: Relação de Projetos de Investimento (2013-2018).
	Produto
	Empresas
	Capacidade Produção (t/ano)
	Localização
	Previsão de Conclusão
	 
	 
	Atual
	Futura
	 
	 
	Estireno
	INNOVA
	260.000
	500.000
	Triunfo - RS
	sem previsão
	 
	UNIGEL
	280.000
	380.000
	Camaçari - BA
	2015
	Poliestireno
	INNOVA
	155.000
	180.000
	Triunfo - RS
	sem previsão
	Eteno/Polietilenos (via cana de açúcar)
	DOW BRASIL/ MITSUI
	-
	n.d
	Santa Vitória - MG
	n.d
Fonte: ABIQUIM: Anuário da Indústria Química Brasileira 2013.
	
Comparando-se mundialmente, o Brasil representa uma fatia de aproximadamente 2,62% da capacidade instalada mundial de eteno, correspondente à 150.699 em 103 t/ano, enquanto que o Brasil, conforme dito anteriormente, tem capacidade instalada de 3.952 em 103 t/ano.
Outro aspecto importante a ser analisado diz respeito às vendas internas, ou seja, quanto da produção total nacional está sendo vendida no Brasil, afinal, este é o mercado que interessa ao presente estudo. Com base na afirmação anterior, foi plotado o gráfico (Figura 1) da produção de eteno (t/dia) e das vendas internas entre os anos 2008 e 2012, conforme mostra a Tabela 16 abaixo.
Tabela 16: Produção de eteno e vendas internas (2013-2018).
	 
	Produção
	Vendas Internas
	2008
	2903352.0
	2851338.5
	2009
	3082505.0
	3078800.0
	2010
	3276626.6
	3259122.3
	2011
	3119158.4
	3107221.9
	2012
	3171464.0
	3171176.0
 Fonte: ABIQUIM: Anuário da Indústria Química Brasileira 2013.
Figura 1: Produção de eteno e vendas internas (2013-2012).
Pode-se verificar que além da tendência do aumento na produção do eteno para os próximos anos, a maior força de mercado encontra-se no Brasil.
Fizeram-se necessárias algumas estimativas, incluindo-se a estimativa de consumo, em toneladas/ano, do eteno para os próximos 14 anos, ou seja, levando-se em consideração a projeção da população brasileira até 2029 (Figura 2).
Figura 2: Projeção da população brasileira (2005-2029). Fonte: IBGE.
Tabela 17: Consumo per capita de eteno no Brasil (2008-2012).
	Ano
	Vendas Internas (t/ano)
	População Brasileira
	Consumo per capita (t/hab/ano)
	Consumo per capita (kg/hab/ano)
	2008
	2851338,5
	191.532.439
	0,0149
	14,89
	2009
	3078800
	193.543.969
	0,0159
	15,91
	2010
	3259122.3
	195.497.797
	0,0167
	16,67
	2011
	3107221.9
	197.397.018
	0,0157
	15,74
	2012
	3171176
	199.242.462
	0,0159
	15,92
 Fonte: IBGE e ABIQUIM: Anuário da Indústria Química Brasileira 2013.
	Com o objetivo de linearizar a projeção do consumo per capita de eteno no Brasil, fez-se uma simples análise de sensibilidade para desprezar dados que resultassem em uma equação de regressão polinomial. Estes dados resultaram em uma equação cujo valor mostrava um consumo irreal. Com isto, os dados dos anos de 2009 e 2010 foram desprezados nesse estudo.
Figura 3: Consumo per capita (2008-2012).
Utilizando-se os dados do gráfico acima, obteve-se a regressão para estimar o consumo per capita de eteno nos próximos 14 anos. O gráfico a seguir (Figura 4) apresenta regressão igual a 0,9932 e sua respectiva equação para estimativa dos anos futuros.
Figura 4: Regressão e correspondente equação linear (2008-2012).
No decorrer dos anos, o PIB nacional sofreu gradativo aumento (Figura 5). Teoricamente, quanto maior o PIB, maior o poder aquisitivo da população. Porém, como pode-se observar, o consumo de eteno no ano de 2010 foi superior ao consumo dosanos de 2011 e 2012, sendo que em 2012 o consumo de eteno voltou a crescer em relação a 2011. Porém, no presente estudo, não foi aprofundada as análises envolvendo o PIB nacional.
 
Figura 5: PIB Nacional (2007-2013). Fonte: IBGE.
	A Tabela 18 mostra a previsão de consumo e capacidade máxima de produção em t/ano de eteno para uma nova planta, levando-se em consideração a capacidade instalada da Braskem em 2012, 3.952.000 t/ano. Além disso, não pode-se considerar no estudo a capacidade de produção da planta de eteno via cana de açúcar da empresa Dow Brasil/Mitsui, pois esse dado não foi divulgado.
Tabela 18: Previsão de população, consumo, produção e capacidade de 2015 até 2029.
	Ano 
	 População Brasileira 
	 Consumo per capita (t/hab/ano) 
	 Consumo per capita (kg/hab/ano) 
	 Vendas Internas (t/ano) 
	Capacidade Instalada (t/ano)
	Máxima Capacidade nova Planta (t/ano)
	2015
	204.450.649
	0,0167
	16,74
	3.423.485,23
	3.952.000
	-528.514,77
	2016
	206.081.432
	0,0170
	17,01
	3.505.115,43
	3.952.000
	-446.884,57
	2017
	207.660.929
	0,0173
	17,27
	3.586.719,57
	3.952.000
	-365.280,43
	2018
	209.186.802
	0,0175
	17,54
	366.821.6,09
	3.952.000
	-283.783,91
	2019
	210.659.013
	0,0178
	17,80
	3.749.561,90
	3.952.000
	-202.438,10
	2020
	212.077.375
	0,0181
	18,06
	3.830.711,21
	3.952.000
	-121.288,79
	2021
	213.440.458
	0,0183
	18,33
	3.911.595,21
	3.952.000
	-40.404,79
	2022
	214.747.509
	0,0186
	18,59
	3.992.156,19
	3.952.000
	40.156,19
	2023
	215.998.724
	0,0189
	18,85
	4.072.353,54
	3.952.000
	120.353,54
	2024
	217.193.093
	0,0191
	19,12
	4.152.123,80
	3.952.000
	200.123,80
	2025
	218.330.014
	0,0194
	19,38
	4.231.410,34
	3.952.000
	279.410,34
	2026
	219.408.552
	0,0196
	19,64
	4.310.149,36
	3.952.000
	358.149,36
	2027
	220.428.030
	0,0199
	19,91
	4.388.281,22
	3.952.000
	436.281,22
	2028
	221.388.185
	0,0202
	20,17
	4.465.753,91
	3.952.000
	513.753,91
	2029
	222.288.169
	0,0204
	20,44
	4.542.503,19
	3.952.000
	590.503,19
Com base nos resultados encontrados a partir da regressão mostrada na Figura 4, foi estimado o consumo per capita (kg/hab/ano) e posteriormente foram calculadas as vendas internas dos anos 2015 à 2029. Consequentente, as vendas internas (t/ano) foram calculadas e, subtraindo-se estes valores encontrados pela capacidade instalada (t/ano) da Braskem, obtiveram-se os resultados para a máxima capacidade que a nova planta de eteno poderá produzir.
Sabe-se que a partida inicial da planta está prevista para o ano de 2020, conforme cronograma do projeto mostrado anteriormente. Porém, quando se analisa a capacidade máxima da nova planta para 2020 e 2021, verifica-se que seus valores são negativos, indicando que não há mercado nacional para o produto. Seria necessário estudar mais detalhadamente a demanda do mercado internacional por eteno, porém, a título de simplificação, será considerado que o eteno será vendido para o mercado internacional durante o período no qual a produção ficará ociosa.
Sendo assim, a Tabela 19 abaixo mostra a capacidade de referência selecionada, assim como a capacidade máxima para a planta de eteno em estudo:
Tabela 19: Capacidade de referência e capacidade máxima em t/ano.
	Capacidade
	 t/ano
	Referência
	400.000,00
	Máxima
	590.503,19
ESTUDO DE LOCALIZAÇÃO
Figura 6: Unidade produtora de Xisto no Paraná
Petroquímica – Eteno
Atualmente, a produção de produtos petroquímicos básicos está concentrada em poucos grandes grupos de investidores, estando localizada em quatro polos petroquímicos: Grupo BRASKEM, no pólo de Camaçari, na Bahia; RIOPOL no pólo gás-químico do Rio de Janeiro; Petroquímica União – PQU no pólo de São Paulo; e COPESUL/BRASKEM no pólo de Triunfo, no Rio Grande do Sul. A atual capacidade instalada no Brasil é de cerca de 3,8 milhões de toneladas de eteno anuais.
Figura 7: Eteno (*): expansão da capacidade instalada 2013-2023 (10³ t/ano)
A petroquímica figura como o segmento mais dinâmico da indústria química nacional e está organizada em complexos industriais – os pólos petroquímicos –, que visam à minimização de custos e ao aproveitamento de sinergias em termos de logística, infra-estrutura e integração operacional. Existem atualmente no país quatro pólos petroquímicos, localizados respectivamente em São Paulo, Bahia, Rio Grande do Sul e Rio de Janeiro. Os três primeiros utilizam a nafta petroquímica (70% produzidos pela Petrobras e o restante importado) como matéria-prima, enquanto o recém-implantado pólo do Rio de Janeiro utiliza derivados do gás natural extraído pela Petrobras na Bacia de Campos.
As unidades que formam um pólo petroquímico são, principalmente, as de primeira e segunda gerações, podendo estar empresarialmente integradas ou não, conquanto a maior integração verticalassegure maiores economias de escala e escopo. Nas unidades/empresas de primeira geração, são produzidos petroquímicos básicos resultantes da primeira transformação de correntes petrolíferas (nafta, principalmente, mas também gás natural, etano etc.), por processos físico-químicos (craqueamento a vapor, pirólise, reforma a vapor, reforma catalítica etc). Os principais produtos são as olefinas (eteno, propeno e butadieno), os aromáticos (benzeno, tolueno e xilenos) e, secundariamente, solventes e combustíveis.
Cabe ainda mencionar a chamada terceira geração petroquímica, que corresponde à indústria de transformação plástica, composta por grande número de empresas, na sua maioria de pequeno porte, localizadas perto do mercado consumidor final, que atendem grande número de setores, fornecendo embalagens, peças e utensílios para os segmentos de alimentação, construção civil, elétrico, eletrônico e automotivo, entre outros (Figura 1). Corresponde também ao segmento petroquímico mais intensivo em mão-de-obra. De acordo com informações do setor, a indústria de transformação de material plástico é composta por 8.523 empresas (2004), quase metade delas localizada em três estados: São Paulo, Santa Catarina e Rio Grande do Sul.
Figura 8: Segmentação no mercado de plástico setorial – 2005.
A produção total de eteno no país corresponde a 4% da capacidade de produção mundial.
A Copesul é a terceira central petroquímica, localizada em Triunfo, no polo petroquímico do Rio Grande do Sul. 
O mais recente empreendimento de petroquímicos básicos foi a implantação da Rio Polímeros (RioPol), próxima da Refinaria Duque de Caxias (Reduc), no Rio de Janeiro, com investimentos de US$ 1,2 bilhão. Em operação comercial desde o início de 2006, representa o primeiro pólo gás-químico do país (o maior da América Latina) e o segundo produtor de polietilenos do Brasil, integrando numa só empresa a produção de duas gerações petroquímicas.
A fabricação de resinas com base nas frações etano e propano do gás natural apresentam vantagens em relação à nafta pela maior eficiência de conversão, embora não permita a produção de aromáticos e outros subprodutos.
As empresas da Segunda Geração Petroquímica
Entre outros, estão compreendidos na sua produção: resinas termoplásticas e intermediários petroquímicos, como os polietilenos (PEBD – Polietileno de Baixa Densidade, PEAD – Polietileno de Alta Densidade e PEBDL – Polietileno de Baixa Densidade Linear), o polipropileno (PP), o polietileno tereftalato (PET), o policloreto de vinila (PVC) e o estireno/poliestireno (PS). A capacidade de produção e respectivos fabricantes de resinas termoplásticas são apresentados na Tabela 1.
Figura 9: Faturamento da Industria Química por segmento (2005).
As Empresas da Terceira Geração
As empresas de terceira geração, mais conhecidas por empresas de transformação plástica, são os clientes da indústria petroquímica que transformam os produtos da segunda geração e intermediários em materiais e artefatos utilizados por diversos segmentos. As empresas transformadoras localizam-se,em geral, próximas ao mercado consumidor.
A indústria petroquímica mundial é submetida a ciclos de preços. Durante a fase de alta, normalmente acarretada por crescimentos elevados das principais economias mundiais, há grandes investimentos em ampliações da capacidade, o que em três ou quatro anos leva a um excesso de oferta e à consequente queda geral de preços. Essa é uma lógica comum a vários setores intensivos em capital, mas que age com maior intensidade nesse setor, em que os investimentos necessariamente têm de ser feitos em grande escala e, normalmente, integrando expansões na produção de petroquímicos básicos e de segunda geração.
Em Camaçari, no estado da Bahia, a central de matérias primas do Pólo Petroquímico do Nordeste pertence à Braskem, empresa do Grupo Odebrecht e que reúne hoje cerca de 13 plantas, além de participações em outras empresas, com destaque para o controle compartilhado da Copesul. 
A capacidade de produção nacional de polietilenos é distribuída conforme mostra a Tabela 20:
Tabela 20: Capacidade de produção nacional de polietilenos
Fonte: Anuário da Indústria Química Brasileira 2004, Abiquim. * Planta multipropósito (PEAD/PEBDL). A capacidade de PEAD foi considerada como 50% da total. ** Plantas multipropósito (PEBD + copolímeros EVA).
Gás de Xisto
O país, segundo a Agência Internacional de Energia (AIE), é dono da quarta maior reserva mundial de gás de xisto. Diante desse potencial, até meados deste ano, segundo dados do Conselho Americano de Química (ACC, na sigla em inglês), havia 110 empreendimentos planejados nessa área, com investimento conjunto de cerca de US$ 77 bilhões. 
Xisto é o nome popular da rocha denominada folhelho. Uma de suas variações, o xisto betuminoso, contém querogênio nos poros, uma mistura de compostos químicos orgânicos a partir da qual se produz hidrocarbonetos como óleo e gás (sobretudo metano). Estima-se que os depósitos de xisto betuminoso no mundo equivaleriam a um volume entre 2,8 trilhões e 3,3 trilhões de barris de óleo recuperável, enquanto as reservas provadas da Arábia Saudita, o maior produtor mundial, eram de 265,4 bilhões de barris em 2011. Já as reservas de gás de xisto seriam de 187,51 trilhões de metros cúbicos.
Tabela 21: Reservas tecnicamente recuperáveis de gás de xisto
(em trilhões de metros cúbicos)
	China
	36,10
	EUA
	24,41
	Argentina
	21,92
	México
	19,28
	África do Sul
	13,73
	Austrália
	11,21
	Canadá
	10,99
	Líbia
	8,21
	Argélia
	6,54
	Brasil
	6,40*
Fonte: IEA, 2009
	Duas tecnologias são cruciais para viabilizar a exploração do gás de xisto: perfuração horizontal e faturamento hidráulico. A primeira técnica permite o aproveitamento de reservas pouco profundas espalhadas por grandes áreas geográficas, por meio da perfuração horizontal do subsolo até se alcançar as formações de xisto. Já segunda consiste no bombeamento a alta pressão nos túneis escavados de uma mistura de água, areia e produtos químicos que rompem a rocha. O impacto produzido por esse jato de alta pressão produz pequenas fissuras nas rochas, liberando o gás que é posteriormente canalizado por dutos.
ESTUDO DE LOCALIZAÇÃO PARA A IMPLANTAÇÃO DE UMA PLANTA DE ETENO A PARTIR DO GÁS DE XISTO
	Para o estudo de localização de implantação da planta foram utilizados 7 tópicos de avaliação, e atribuídas notas e pesos a cada um deles. O Brasil é um país de extensão continental, logo os 27 estados foram reduzidos em 5 para se fazer um análise mais detalhada. Os critérios utilizados para a escolha desses 5 estados, e os critérios utilizados na escolha do local de implantação da planta de eteno a partir do gás de xisto será descrito e detalhado separadamente abaixo:
Mercado Consumidor
	A grande extensão territorial brasileira não implica em tantas opções viáveis para a implantação de indústrias. Um exemplo típico é a região norte do Brasil, que além de possuir muitas reservas indígenas e áreas de proteção ambiental não possui um grande mercado consumidor para produtos de primeira e segunda geração, o que dificultaria bastante na logística do processo. Sendo assim a região norte brasileira já está excluída da análise.
	Segundo Simão (2014), os maiores polos petroquímicos do Brasil estão localizados em Camaçari (Bahia), Capuava (São Paulo), Duque de Caxias (Rio de Janeiro) e Triunfo (Rio Grande do Sul), sendo que Duque de Caxias menor complexo integrado de eteno/polietileno.
	O quinto estado selecionado foi o Paraná, que além de possuir uma grande bacia hidrográfica que já existe produção de gás de Xisto na cidade de São Mateus do Sul, também possui o polo petroquímico de Araucária.
	As petroquímicas de Triunfo e Araucária possuem uma certa vantagem em relação as demais que é a facilidade de exportação para o Mercosul (SIMÃO, 2014 apud GOMES et al, 2005).
Matéria Prima
	O Brasil possui uma grande reserva de gás de Xisto, o que exclui, mesmo que parcialmente, a necessidade de importação. Atualmente 7 bacias brasileiras existem reservas de gás de Xisto, são elas as bacias de Parecis (MT), de Parnaíba (MA e PI), do Recôncavo (BA), do Paraná (PR e MS), do São Francisco (MG e BA) de Solimões (AM) e do Amazonas (AM) (Norton Rose Fulbright, 2013).
	Em 2013 foram arrematados 72 dos 240 blocos ofertados com possibilidade de exploração do gás de xisto, dentre os blocos ofertados as bacias do São Francisco e de Parecis não obtiveram nenhuma oferta (QUAINO, 2013). Os blocos ofertados podem ser vistos na imagem abaixo.
Figura 10: Blocos ofertados do gás de xisto no Brasil. 
http://g1.globo.com/economia/noticia/2013/11/anp-faz-leilao-de-gas-agio-por-bloco-de-exploracao-passa-de-500.html
	
A bacia do Paraná houve uma grande procura (dos 19 blocos oferecidos, 16 foram arrematados). Dos blocos arrematados, os polos petroquímicos de Camaçari e Araucária ficam em uma posição estratégica para compra de matéria prima. Já as petroquímicas de São Paulo e do Rio Grande do Sul nem tanto, e o Rio de Janeiro menos ainda.
Energia
	Energia é um fator que possui grande peso nos custos de uma empresa, logo a escolha do local também deve ser função do do preço da energia.
No tabela e no gráfico abaixo temos a divisão do custo da energia elétrica para indústria dividida por estado.
	Estado
	Tarifa com tributo (R$/MWh)
	Estado
	Tarifa com tributo (R$/MWh)
	Rio de Janeiro
	653,27
	São Paulo
	521,21
	Espírito Santo
	639,28
	Pernambuco
	519,39
	Mato Grosso
	630,52
	Rondônia
	508,36
	Goiás
	619,72
	Acre
	479,25
	Paraná
	613,3
	Piauí
	473,64
	Pará
	608,17
	Paraíba
	467,93
	Santa Catarina
	605,77
	Distrito Federal
	456,59
	Minas Gerais
	559,12
	Alagoas
	450,53
	Rio Grande do Sul
	556,16
	Rio Grande do Norte
	448,06
	Tocantins
	545,75
	Sergipe
	440,64
	Maranhão
	544,89
	Bahia
	425,1
	Mato Grosso do Sul
	543,03
	Amazonas
	340,66
	Ceará
	529,21
	Amapá
	288,29
	
	
	Roraima
	287,73
	Fonte: Cálculos do Sistema FIRJAN - www,firjan,org,br
Figura 11: Tarifas de energia elétrica no Brasil
Figura 12: Custo da energia elétrica para Industria no Brasil por estado.
	Pela análise do gráfico e da tabela podemos perceber que os estados da região norte/nordeste e São Paulo possuem a tarifa de energia elétrica industrial abaixo da média nacional. E o Rio de Janeiro possui a tarifa nacional mais alta.
	Como a região os estados da região norte já foram excluídos da análise, e da região nordeste apenas a Bahia entrou, a distribuição de notas será feita apenas dentre os 5 estados selecionados anteriormente. Porém para distribuir as notas de cada estado em relação ao preço de energia elétrica, Roraima será considerada apenas para base de cálculos, fazendo uma regressão linear entre Rio de Janeiro e Roraima.
Água
	A disponibilidade de água e sua qualidade são fatores importantes na escolha da localização de uma nova empresa. Quando a água é subterrânea ela tende a ter uma melhor qualidade, diminuindo assim os gastos comtratamento, desta maneira é necessário verificar as disponibilidades dos aquíferos localizados nos polos citados anteriormente.
É preciso fundar a empresa em um local onde a demanda de água não seja maior que a oferta, pois se isto ocorrer será necessário comprar água de outra localidade o que aumentará os gastos da empresa e também poderá fazer a planta parar temporariamente. 
	Conforme o mapa abaixo, Erro! Fonte de referência não encontrada.13, se pode avaliar o melhor local para instalação da empresa pela de disponibilidade de água. Verificando-se os locais onde já existem polos industriais, as melhores regiões onde já existem polos são parte do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná.
Figura 13: Disponibilidade de água no Brasil
	Para a água foi feito um estudo parecido ao da energia, porém considerando apenas os 5 estados em questão.
	As tarifas de água para indústrias foram obtidas diretamente das empresas de água e saneamento de seus respectivos estados. A tabela de tarifas da Embasa (Empresa Baiana de Águas e Saneamento), considera um volume máximo de uso de "> 50 m3", os demais estados possuem um leque maior de opções, e foi considerado um volume igual ou maior que 1000 m3 de água.
	Abaixo estão os valores obtidos:
Tabela 22: Custo da água por estado
	Bahia
	17,22 R$/m3
	São Paulo
	12,67 R$/m3
	Rio de Janeiro
	12,47 R$/m3
	Rio Grande do Sul
	4,39 R$/m3
	Paraná
	10,3 R$/m3
	Uma regressão linear será apresentada, assim como para energia elétrica, para auxiliar na escolha do estado, com Rio Grande do Sul sendo considerada a melhor opção e Bahia a pior.
Logística
	Para logística foi considerado basicamente distancia da planta em si para matéria prima e para o mercado consumidor
Incentivo Fiscal
	Incentivo fiscal, a depender da redução dos impostos, chega a ser um fator determinante para a escolha do local.
	Para o estudo em questão, não há oferta especial de incentivo fiscal para instalação de plantas de produção de eteno a partir do gás de xisto. No geral, todos os estados em questão tem os seus impostos reduzidos para 12% para empresas petroquímicas.
Meio Ambiente
	O último tópico analisado é a questão ambiental, pela presença de APAs em geral, devido a rios, bacias hidrográficas, reservas indígenas, florestas, etc. Se há reserva ambiental no local escolhido, se parte para a segunda opção, e assim por diante. Ou seja, é um fator eliminatório na escolha do local.
Distribuição de pesos e notas
	As notas foram atribuídas de 5 a 10, sendo 5 a melhor opção e 10 a pior opção. Todas as notas foram dadas com a análise detalhada dos tópicos citados acima, sendo que para os quesitos água e energia elétrica foram obtidas as seguintes equações respectivamente: 
y = -0,3897*F13+11,711; y=-0,0137+13,936. Sendo y a nota a ser atribuída de acordo com as suas respectivas tarifas. Os pesos e as notas podem ser vistas na tabela abaixo:
Tabela 23: Quadro resumo das análises de localização nos estados Brasileiros.
	Tópicos
	Peso
	Notas
	
	
	Bahia
	São Paulo
	Rio de Janeiro
	Rio Grande do Sul
	Paraná
	Matéria Prima
	0,5
	9
	6
	5
	6
	10
	Energia
	1,5
	8,09
	6,79
	5,00
	6,32
	5,54
	Meio Ambiente
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	Mercado Consumidor
	1
	8,5
	9
	7
	8,5
	8
	Logística
	1,5
	8
	6
	6
	6,5
	10
	Incentivo Fiscal
	2
	8
	8
	8
	8
	8
	Água
	2
	5
	6,77
	6
	10
	7,7
	Total (média)
	10
	6,31
	6,07
	5,40
	6,67
	6,77
	Pela análise feita, Rio Grande do Sul e Paraná se mostraram os estados mais viáveis para a instalação da planta de produção de eteno a partir do gás de xisto. Mesmo as notas finais estando muito próximas, em caso de empate o Paraná apresenta as seguintes vantagens em relação ao Rio Grande do Sul:
Proximidade maior aos estados do Rio de Janeiro e São Paulo para venda de produtos;
Planta de produção de gás xisto muito próximo ao Polo Petroquímico de Araucária;
De todas as grandes APAs existentes no estado, nenhuma se encontra dentro do território de Araucária.
EXTRAÇÃO E PROCESSO PRODUTIVO
Há uma tendência de exploração de áreas geológicas desfavoráveis, como no Golfo do México, águas ultraprofundas no Brasil, petróleo ultra-pesado na Venezuela, depósitos de areia betuminosa no Canadá e gás de xisto nos Estados Unidos, entre outros. Tal fato tem como consequência direta o aumento da complexidade dos projetos produtivos, exigindo o uso de tecnologias ainda imaturas e o subsequente gerenciamento de custos crescentes de exploração e desenvolvimento.
Novas tecnologias permitem a exploração e o aproveitamento do gás de xisto, sendo as principais a perfuração horizontal e o faturamento hidráulico (fracking).
Perfuração Horizontal: A primeira técnica permite o aproveitamento de reservas pouco profundas espalhadas por grandes áreas geográficas, por meio da perfuração horizontal do subsolo até se alcançar as formações de xisto.
Faturamento Hidráulico: Já segunda consiste no bombeamento a alta pressão nos túneis escavados de uma mistura de água, areia e produtos químicos que rompem a rocha. O impacto produzido por esse jato de alta pressão produz pequenas fissuras nas rochas, liberando o gás que é posteriormente canalizado por dutos.
A rede de transporte do petróleo e gás natural realiza o deslocamento dos produtos das áreas de produção até as refinarias, como também dos produtos derivados do refino para os mercados consumidores. Os meios de transporte mais utilizados pela indústria petrolífera são os navios petroleiros, dutos e terminais marítimos (Kimura, 2005)
Figura 14: Detalhamento da cadeia produtiva petroquímica
Fonte: Abiquim 2013
Há diferentes rotas de produção de eteno, dependendo da matéria prima utilizada, como a nafta, o gás natural (etano), propano, butano, entre outros. A produção de eteno se divide entre extração a partir da nafta (Ásia, Europa e América Latina) e a partir de etano (EUA e Oriente Médio), o que corresponde a 82% da produção mundial.
O processo de obtenção do eteno envolve a pirólise da matéria-prima. Uma característica importante com relação à matéria-prima empregada diz respeito ao desempenho energético do processo. Quando se utiliza o etano como insumo, ocorre um pequeno consumo líquido de energia. Por outro lado, a utilização de matéria-prima de maior peso molecular, como a nafta, o processo torna-se autossuficiente em termos energético. Em suma, trata-se de um processo intensivo no uso de calor, em função da demanda de energia térmica para o forno de craqueamento (TOLMASQUIM; SZKLO; SOARES, 2003).
Outro fato importante é que quanto menor for o peso molecular do hidrocarboneto utilizado maior será o percentual de eteno obtido (TOLMASQUIM; SZKLO; SOARES, 2003). Enquanto uma quantidade de nafta produz menos de 30% de eteno, uma mesma quantidade de etano gera 80% de eteno. Estas proporções significam que o craqueamento do etano produz de forma mais eficiente o principal dos petroquímicos básicos.
ESTUDO ECONÔMICO
EQUIPAMENTOS PRINCIPAIS DA PLANTA DE ETENO
Para verificar a viabilidade ou não desse processo é necessário o cálculo dos equipamentos principais do mesmo, para posteriormente mensurar seus custos e verificar a viabilidade econômica. As equações utilizadas para o dimensionamento de cada equipamento estão especificadas a seguir.
COMPRESSOR: 
O cálculo dos compressores foi feito através da seguinte equação: 
			Eq. 01
BOMBAS 
Para o dimensionamento simplificado das bombas, calcula-se primeiramente o HEAD através da equação: 
				Eq. 02
Alguns critérios de projeto foram utilizados para o cálculo das bombas: 
i. Critério de perda de carga: 
Sucção: 0,05 kgf/cm² ≤ ΔP ≤ 0,09 kgf/cm² 
Descarga: 0,35 kgf/cm² ≤ ΔP ≤ 0,50 kgf/cm² 
ii. Critério de velocidade: 
Sucção: 0,5 m/s ≤ v ≤ 1,5 kgf/cm² 
Descarga: 0,35 m/s ≤ v ≤ 0,50 m/s 
A altura de líquido na sucção da bomba (Zs) foi considerada igual a 0,3 m. Já para a altura de descarga considerou-seum valor igual a 0,6m. 
Definido o HEAD, calcula-se então a potência da bomba através da equação abaixo: 
				Eq. 03
TROCADOR DE CALOR 
Para o cálculo dos trocadores de calor utilizou-se um coeficiente de transferência de calor (Ud) característico para o tipo de transferência. 
Calculou-se então o ΔTML a partir da seguinte equação: 
		Eq. 04
O fator de correção do ΔTML adotado foi igual a 0,85, que é o mínimo possível que pode assumir. 
Calculou-se então a área, a partir da equação abaixo: 
VASOS DE PRESSÃO / COLUNA 
A espessura da coluna de destilação é determinada seguindo os mesmos procedimentos do vaso de flash. 
Considera-se a relação L/D = 3. 
Onde: S – eficiência de junta; 
E - tensão admissível do material; 
A pressão de projeto foi determinada a partir dos seguintes critérios, considerando o maior resultado: 
i. PMAX OPERAÇÃO + 2,0 kgf/cm2 
ii. PMAX OPERAÇÃO + 10% 
iii. 3,5 kgf/cm2 
Para o cálculo do volume do vaso/coluna/tanque se utiliza a equação abaixo, levando-se em conta o tempo de residência determinado para cada um deles: 
O cálculo do diâmetro do vaso se baseia a partir da equação:
 
Calcula-se então o volume do material: 
Determina-se assim a massa do material do vaso
REATOR 
O dimensionamento dos reatores teve como base os cálculos de vasos de pressão explicados anteriormente. Considerando também a relação de L/D = 3. 
ESFERA 
Para o dimensionamento da esfera teve como base a massa de aço utilizada. Para tal cálculo foi utilizada a Eq.10. 
A pressão de projeto foi ajustada para a mais crítica, utilizando os critérios abaixo: 
iv. PMAX OPERAÇÃO + 2,0 kgf/cm2 
v. PMAX OPERAÇÃO + 10% 
vi. 3,5 kgf/cm2 
FORNO 
O dimensionamento do forno está diretamente relacionado com a quantidade de calor, fluxo de calor, que passa pelo menos; seguindo a equação abaixo: 
Como o forno tem perdas de calor tanto por deficiência no isolamento, quanto por queima incompleta do combustível, foi-se considerada uma eficiência de 74% do forno. 29 
REBOILER
O dimensionamento do reboiler deve como base a relação q/A, sedo esta considerada igual a 12000 btu/h.ft2. A expressão para o devido cálculo está descrita abaixo: 
COLUNA DE DESTILAÇÃO 
O número de estágios e diâmetro das colunas são determinados via simulação através do ASPEN. A eficiência dos pratos foi considerada de 75%; espaçamento entre os pratos foi considerado de 0,5 m. Logo a altura das colunas é calculada pela expressão: 
A espessura e a massa de aço da coluna são calculadas pelas equações Eq.06 e Eq.10, respectivamente: 
TANQUE DE ARMAZENAMENTO 
O cálculo do volume dos tanques é em função da vazão volumétrica de entrada e do tempo de residência. Para tanques adotou-se um tempo de residência de 15 dias. Então para o cálculo do volume, se utiliza a equação Eq.07.
MEMÓRIA DE CÁLCULO
Para a seleção dos materiais adotou-se o critério, onde os equipamentos que trabalham com fluidos não muitos corrosivos ou com temperaturas abaixo de 200°C 30 (temperatura que diminui a resistência do aço carbono), a prioridade do material será o aço carbono ASTM 185-C, pois ele é um material relativamente barato. Quando algum equipamento operar com um fluido corrosivo ou com uma temperatura elevada, se selecionará então outro tipo de material. Os materiais serão indicados conforme o decorrer dos cálculos de cada equipamento listados abaixo.
Tabela 24: Tensões admissíveis para o aço carbono em função da temperatura.
Compressores
O material selecionado para o compressor foi o aço carbono ASTM 185-C já que o ar não é um fluido muito corrosivo. O tipo de compressor selecionado foi o centrifugo de 1000 psi, pois se trata de um compressor de uma elevada potência.
Tabela 25: Cálculo dos compressores
	
	COMPRESSORES (3)
	
	C-101
	C-102
	C-103
	m (kg/h)
	489525,46
	Incluso no custo da Cold Box
	396775,98
	Z
	1,0
	
	1,00
	R (J/kmol.K)
	8314,5
	
	8314,5
	T (K)
	576,2
	
	113,15
	MM (kg/kmol)
	19,1
	
	12,12
	roh (kg/m3)
	11,6
	
	23,48
	Eff
	0,7
	
	0,74
	k
	1,4
	
	1,4
	n
	1,27
	
	1,2700
	P1 (kgf/cm2)
	14,0
	
	14,5
	P2 (kgf/cm2)
	15,0
	
	17
	Pot (J/h)
	8517647932,9
	
	4982757149,3
	Pot (hp)
	3172,9
	
	1856,1
	BOMBAS (10)
	ENTRADA
	Tag 
	P-101
	P-102
	P-103
	P-104
	P-105
	P-106
	P-201
	P-202
	P-301
	P-302
	P vaso (kgf/cm2)
	14,00
	14,00
	14,00
	16,50
	16,50
	38,00
	16,50
	16,50
	1,00
	6,00
	ro (kg/m3)
	838,80
	1063,00
	670,80
	628,30
	430,40
	338,30
	628,30
	430,40
	904,00
	904,90
	Delta P/100 (kg/cm2)
	0,09
	0,09
	0,09
	0,09
	0,09
	0,09
	0,09
	0,09
	0,09
	0,09
	L (m)
	2
	2
	3
	1
	15
	3
	3
	3
	2
	3
	Delta P Linha (kgf/cm2)
	0,0018
	0,0018
	0,0027
	0,0009
	0,0135
	0,0027
	0,0027
	0,0027
	0,0018
	0,0027
	PO (kgf/cm2)
	0,25
	0,25
	0,25
	0,25
	0,25
	0,25
	0,25
	0,25
	0,25
	0,25
	VC (kgf/cm2)
	0,15
	0,15
	0,15
	0,15
	0,15
	0,15
	0,15
	0,15
	0,15
	0,15
	H (m)
	12
	12
	3
	4
	7
	2
	1
	7
	3
	7
	P coluna (kgf/cm2)
	0,98
	1,24
	0,18
	0,23
	0,29
	0,06
	0,04
	0,29
	0,24
	0,61
	P suc (kgf/cm2)
	14,00
	14,00
	15,00
	16,50
	16,50
	37,26
	15,74
	15,99
	0,84
	5,80
	Head suc (m)
	166,91
	131,70
	223,61
	262,61
	383,36
	1101,36
	250,54
	371,41
	9,32
	64,14
Bombas
Tabela 26: Cálculo das bombas (entrada)
Tabela 27: Cálculo das bombas (saída)
	BOMBAS
	 
	Saída
	 
	P-101
	P-102
	P-103
	P-104
	P-105
	P-106
	P-201
	P-202
	P-301
	P-302
	P vaso (kgf/cm2)
	18,00
	18,00
	18,00
	16,50
	16,50
	38,00
	18,00
	18,00
	11,00
	8,00
	ro (kg/m3)
	839,00
	1063
	671,00
	628,20
	426,20
	341,10
	778,92
	426,2
	904,90
	904,9
	Delta P/100 (kg/cm2)
	0,5
	0,5
	0,5
	0,5
	0,5
	0,5
	0,5
	0,5
	0,5
	0,5
	L (m)
	900
	500
	100
	200
	100
	10
	10
	250
	250
	250
	Delta P Linha (kgf/cm2)
	4,5
	2,5
	0,5
	1
	0,5
	0,05
	0,05
	1,25
	1,25
	1,25
	Delta P Trocador (kgf/cm2)
	0,5
	0,5
	0,5
	0,5
	0
	0
	0
	0,5
	0,5
	0,5
	H (m)
	17,5
	12,5
	8
	3
	17,5
	17,5
	14,5
	12
	12
	12
	P coluna (kgf/cm2)
	1,42
	1,26
	0,50
	0,15
	0,72
	0,58
	1,08
	0,49
	1,03
	1,03
	P desc (kgf/cm2)
	18,00
	18,00
	18,00
	18,00
	18,00
	40,00
	19,13
	19,81
	6,04
	11,04
	Head desc (m)
	214,59
	169,33
	268,34
	286,49
	418,22
	1182,38
	304,52
	460,17
	66,84
	122,03
Trocadores de calor
Tabela 28: Cálculos dos trocadores de calor
	Trocadores de Calor
	 
	E-101
	E-102
	E-103
	E-104
	E-105
	E-106
	Função
	AGR
	Integração
	AGR
	AGR
	Reboiler
	Sistema de Frigoria
	
	
	
	
	
	
	
	Tipo
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	Preço incluso no sistema da Cold Box
	T1 (°C)
	45
	78
	200
	150
	150
	
	T2 (°C)
	36
	45
	60
	56
	115
	
	t1 (°C)
	31
	31
	31
	31
	78
	
	t2 (°C)
	41
	41
	45
	45
	90
	
	m (kg/h)
	489525,46
	27952,56
	10621
	21860,4
	6090,0
	
	m (kg/s)
	135,98
	7,76
	2,95
	6,07
	1,69
	
	h1 (kJ/kg)
	-4153
	-4689
	-4373
	-8344
	8293
	
	h1 (J/kg)
	-4153000
	-4689000
	-4373000
	-8344000
	8293000
	
	h2 (kJ/kg)
	-4176
	-4624
	-4659
	-8436
	8415
	
	h2 (J/kg)
	-4176000
	-4624000
	-4659000
	-8436000
	8415000
	
	ft
	0,85
	0,85
	0,85
	0,85
	0,85
	
	U (W/m2*K)
	730
	750
	750
	250
	750
	
	ΔTML (K)
	4,48
	23,67
	75,17
	55,75
	47,58
	
	A (m2)
	1124,72
	33,45
	17,61
	47,16
	6,80
	
	A(ft2)
	12101,95
	359,95
	189,45
	507,44
	73,22
	
	Fp
	1,05
	1
	1
	1
	1
	
	Fm
	1
	1
	1
	1
	1
	
	q (kJ/s)
	3127,52
	504,70
	843,78
	558,65
	206,38
	
Tabela 29: Cálculos dos trocadores de calor (continuação)
	 
	E-107
	E-108
	E-109
	E-110
	E-201
	Função
	Fluido Refrigerante
	Fluido Refrigerante
	Fluido Refrigerante
	AGR
	Pré-AquecedorTipo
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	T1 (°C)
	150
	80
	31
	105
	200
	T2 (°C)
	115
	-14
	45
	65
	150
	t1 (°C)
	-10
	-20
	-10
	31
	20
	t2 (°C)
	80
	10
	20
	45
	58,3
	m (kg/h)
	36936
	55690
	55690
	36936,1
	55689,7
	m (kg/s)
	322,65
	15,47
	15,47
	10,26
	15,47
	h1 (kJ/kg)
	-2240
	-3267
	-3267
	-3115
	-2845
	h1 (J/kg)
	-2240000
	-3267000
	-3267000
	-3115000
	-2845000
	h2 (kJ/kg)
	-2560
	-3282
	-3282
	-3220
	-2773
	h2 (J/kg)
	-2560000
	-3282000
	-3282000
	-3220000
	-2773000
	ft
	0,85
	0,85
	0,85
	0,85
	0,85
	U (W/m2*K)
	1000
	750
	750
	750
	750
	ΔTML (K)
	94,86
	26,05
	27,34
	45,78
	135,77
	A (m2)
	1280,56
	13,97
	13,31390245
	36,92
	12,87
	A(ft2)
	13778,78
	150,34
	143,26
	397,22
	138,47
	Fp
	1,05
	1
	1
	1
	1
	Fm
	1
	1
	1
	1
	1
	q (kJ/s)
	103249,54
	232,04
	232,04
	1077,30
	1113,79
Tabela 30: Cálculos dos trocadores de calor (continuação)
	 
	E-202
	E-203
	E-204
	E-205
	Função
	Pré-Aquecedor
	Pré-Aquecedor
	AGR
	AGR
	
	 
	 
	 
	 
	Tipo
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	T1 (°C)
	200
	200
	900
	900
	T2 (°C)
	150
	150
	200
	200
	t1 (°C)
	58,3
	116,6
	31
	31
	t2 (°C)
	116,6
	175
	45
	45
	m (kg/h)
	55689,7
	55689,7
	27844,9
	27844,9
	m (kg/s)
	15,47
	15,47
	7,73
	7,73
	h1 (kJ/kg)
	-2773
	-2650
	61,32
	61,32
	h1 (J/kg)
	-2773000
	-2650000
	61320
	61320
	h2 (kJ/kg)
	-2650
	-2517
	-2451
	-2451
	h2 (J/kg)
	-2650000
	-2517000
	-2451000
	-2451000
	ft
	0,85
	0,85
	0,85
	0,85
	U (W/m2*K)
	750
	750
	750
	750
	ΔTML (K)
	87,48
	29,00
	423,14
	423,14
	A (m2)
	34,12
	111,30
	72,04
	72,04
	A(ft2)
	367,10
	1197,56
	775,11
	775,11
	Fp
	1
	1
	1
	1
	Fm
	1
	1
	1
	1
	q (kJ/s)
	1902,73
	2057,43
	19432,01
	19432,01
Tabela 31: Cálculos dos trocadores de calor (continuação)
	 
	E-206
	E-207
	E-208
	E-209
	Função
	AGR
	AGR
	AGR
	AGR
	
	 
	 
	 
	
	Tipo
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	T1 (°C)
	200
	148
	96
	56
	T2 (°C)
	148
	96
	44
	48
	t1 (°C)
	31
	31
	31
	31
	t2 (°C)
	36
	36
	36
	45
	m (kg/h)
	73881,73
	73881,73
	73881,73
	668,28
	m (kg/s)
	20,52
	20,52
	20,52
	0,19
	h1 (kJ/kg)
	-49,55
	-160,4
	-363,8
	-6270
	h1 (J/kg)
	-49550
	-160400
	-363800
	-6270000
	h2 (kJ/kg)
	-160,4
	-363,8
	-608,7
	-6308
	h2 (J/kg)
	-160400
	-363800
	-608700
	-6308000
	ft
	0,85
	0,85
	0,85
	0,85
	U (W/m2*K)
	750
	750
	750
	750
	ΔTML (K)
	139,18
	86,38
	30,73
	13,78
	A (m2)
	25,64
	75,80
	256,55
	0,80
	A(ft2)
	275,88
	815,66
	2760,43
	8,64
	Fp
	1
	1
	1
	1
	Fm
	1
	1
	1
	1
	q (kJ/s)
	2274,94
	4174,32
	5026,01
	7,05
Tabela 32: Cálculos dos trocadores de calor (continuação)
	 
	E-210
	E-211
	E-212
	Função
	Reboiler
	Fluido Refrigerante
	Fluido Refrigerante
	
	 
	 
	 
	Tipo
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	Casco-e-Tubos
	T1 (°C)
	150
	80
	10
	T2 (°C)
	115
	-14
	30
	t1 (°C)
	-10
	-20
	-10
	t2 (°C)
	80
	10
	-1
	m (kg/h)
	9281,62
	57546,07
	50121
	m (kg/s)
	2,58
	15,99
	13,92
	h1 (kJ/kg)
	-2240
	-3267
	1810
	h1 (J/kg)
	-2240000
	-3267000
	1810000
	h2 (kJ/kg)
	-2560
	-3282
	1844
	h2 (J/kg)
	-2560000
	-3282000
	1844000
	ft
	0,85
	0,85
	0,85
	U (W/m2*K)
	750
	750
	750
	ΔTML (K)
	94,86
	26,05
	22,46
	A (m2)
	13,64
	14,44
	33,05
	A(ft2)
	146,80
	155,35
	355,67
	Fp
	1
	1
	1
	Fm
	1
	1
	1
	q (kJ/s)
	825,03
	239,78
	473,36
Tabela 33: Cálculo da cold box
	Função
	COLD BOX (1)
	
	CB-101
	T1 (°C)
	45
	T2 (°C)
	-160
	t1 (°C)
	-200
	t2 (°C)
	-180
	m (kg/h)
	1015415
	m (kg/s)
	282,060
	h1 (kJ/kg)
	-4639
	h1 (J/kg)
	-4639000,000
	h2 (kJ/kg)
	-5450
	h2 (J/kg)
	-5450000,000
	ft
	0,85
	U (W/m2*K)
	850
	ΔTML (K)
	107,108474
	A (m2)
	2955,971986
	Fp
	1
	Fm
	1
	q (kJ/h)
	228,75
Vasos de processo
Tabela 34: Cálculo dos vasos de processo
	 
	V-101
	V-102A
	V-102B
	m (kg/h)
	517478
	258739
	258739
	Q (m3/h)
	868,25
	821,39
	821,39
	ro (kg/m3)
	596
	315
	315
	L/D
	3
	3
	3
	tr (h)
	0,083
	0,083
	0,083
	V (m3)
	72,354
	68,449
	68,449
	D (m)
	3,131
	3,074
	3,074
	L (m)
	9,394
	9,222
	9,222
	Pproj bar
	
	
	
	Pproj kgf/cm2
	30
	17
	17
	S
	1000
	1000
	1000
	E
	0,85
	0,85
	0,85
	C (m)
	0,003
	0,003
	0,003
	t (m)
	0,03
	0,03
	0,03
	ro ac carb (kg/m3)
	7833
	7834
	7834
	V aco (m3)
	2,772646858
	2,671970745
	2,671970745
	m aco c (kg)
	21718,14284
	20932,21881
	20932,21881
Tabela 35: Cálculo dos vasos de processo (continuação)
	TAG 
	V-103
	V-104
	V-105A
	m (kg/h)
	258739
	27953
	244763
	Q (m3/h)
	845,55
	33,32
	728,46
	ro (kg/m3)
	306
	839
	336
	L/D
	3
	3
	3
	tr (h)
	0,083
	0,083
	0,083
	V (m3)
	70,463
	2,776
	60,705
	D (m)
	3,104
	1,056
	2,954
	L (m)
	9,312
	3,169
	8,861
	Pproj bar
	
	
	
	Pproj kgf/cm2
	14,5
	17
	17
	S
	1000
	1000
	1000
	E
	0,85
	0,85
	0,85
	C (m)
	0,003
	0,003
	0,003
	t (m)
	0,03
	0,03
	0,03
	ro ac carb (kg/m3)
	7834
	7834
	7834
	V aco (m3)
	2,724108807
	0,315430632
	2,466426254
	m aco c (kg)
	21340,66839
	2471,083571
	19321,98328
Tabela 36: Cálculo dos vasos de processo (continuação)
	TAG 
	V-105B
	V-108
	V-201
	m (kg/h)
	244763
	55690
	73882
	Q (m3/h)
	728,46
	88,64
	671,65
	ro (kg/m3)
	336
	628
	110
	L/D
	3
	3
	3
	tr (h)
	0,083
	0,083
	0,083
	V (m3)
	60,705
	7,386
	55,971
	D (m)
	2,954
	1,464
	2,875
	L (m)
	8,861
	4,391
	8,624
	Pproj bar
	
	
	
	Pproj kgf/cm2
	17,5
	17,5
	1,5
	S
	1000
	1000
	1000
	E
	0,85
	0,85
	0,85
	C (m)
	0,003
	0,003
	0,003
	t (m)
	0,03
	0,03
	0,03
	ro ac carb (kg/m3)
	7834
	7834
	7834
	V aco (m3)
	2,466426254
	0,605623782
	2,336470933
	m aco c (kg)
	19321,98328
	4744,456711
	18303,91329
Tabela 37: Cálculo dos vasos de processo (continuação)
	TAG 
	V-204
	V-207
	V-208A
	V-208B
	m (kg/h)
	73882
	57546
	57546
	57546
	Q (m3/h)
	223,88
	73,88
	76,12
	76,12
	ro (kg/m3)
	330
	779
	756
	756
	L/D
	3
	3
	3
	3
	tr (h)
	0,083
	0,083
	0,083
	0,083
	V (m3)
	18,657
	6,157
	6,343
	6,343
	D (m)
	1,993
	1,377
	1,391
	1,391
	L (m)
	5,979
	4,132
	4,173
	4,173
	Pproj bar
	
	
	
	
	Pproj kgf/cm2
	11
	17
	16,5
	16,5
	S
	1000
	1000
	1000
	1000
	E
	0,85
	0,85
	0,85
	0,85
	C (m)
	0,003
	0,003
	0,003
	0,003
	t (m)
	0,03
	0,03
	0,03
	0,03
	ro ac carb (kg/m3)
	7834
	7834
	7834
	7834
	V aco (m3)
	1,123258066
	0,536388367
	0,547175601
	0,547175601
	m aco c (kg)
	8799,603691
	4202,066466
	4286,573657
	4286,573657
Cálculo das colunas de destilação
Tabela 38: Cálculo das colunas de destilação
	
	COLUNAS DE DESTILAÇÃO (4)
	Tag 
	V-106
	V-107
	V-205
	V-206
	N pratos
	12
	34
	15
	32
	L (m)
	13,5
	24,5
	15
	23,5
	L/D
	3
	3
	3
	3
	D (m)
	4,5
	8,2
	5,0
	7,8
	V (m3)
	214,7
	1283,4
	294,5
	1132,5
	Pproj kgf/cm2
	15
	17,5
	15
	17
	S
	1000
	1000
	1000
	1000
	E
	0,85
	0,85
	0,85
	0,85
	C (m)
	0,003
	0,003
	0,003
	0,003
	t (m)
	0,092
	0,094
	0,092
	0,093
	ro ac carb (kg/m3)
	7833
	7833
	7833
	7833
	V aco (m3)
	17,56
	59,09
	21,68
	53,78
	m aco c (kg)
	137534,64
	462824,95
	169795,86
	421284,44
Cálculo dos fornos
O material selecionado para o forno foi o aço inox304 já que o forno trabalha com temperaturas elevadas que danificariam o aço carbono. Devido a carga térmica do forno ser moderada, o tipo de forno selecionado foi o cilíndrico, já que ele é o mais econômico para essa situação
	
	FORNOS 
	
	H-201
	H-202
	m (kg/h)
	37126,50
	37126,50
	Tin
	175
	175
	Tout
	900
	900
	h1 (kJ/kg)
	3680,00
	3680,00
	h2 (kJ/kg)
	5326,00
	5326,00
	q (kJ/h)
	61110216,5
	61110216,5
	q(BTU/h)
	58054705,67
	58054705,67
	q (MMBTU/h)
	58,05
	58,05
Tabela 39: Cálculo dos fornos
Cálculo dos reatores
Como material do reator, foi-se selecionado o aço inox 304 já que o reator opera a uma temperatura elevada (cerca de 440°C) fazendo assim que o aço carbono seja muito frágil a essa temperatura. O tipo do reator foi o jaquetado, pois é necessário o resfriamento externo já que a reação é exotérmica.
Tabela 40: Cálculo dos reatores
	
	REATOR
	
	R-201A
	R-201B
	R-202
	Tr (h)
	0,00833
	0,00833
	0,00833
	m (kg/h)
	36773,80
	36773,80
	66827,70
	roh mix (kg/m3)
	0,70
	0,70
	0,90
	V (m3)
	437,6081812
	437,6081812
	618,3213575
	Espessura (m)
	0,082
	0,082
	0,092
	D (m)
	11,87
	11,87
	13,32
	H (m)
	35,60356805
	35,60356805
	39,9518102
	E aço
	0,7500
	0,7500
	0,7500
	S aço (kgf/cm2 g)
	1000
	1000
	1000
	C (m)
	0,003
	0,003
	0,003
	roh aço (kg/m3)
	7833
	7833
	7833
	V aço (m3)
	109,430
	109,430
	154,008
	m aço (kg)
	857165,83
	857165,83
	1206341,08
	L/D
	3,00
	3,00
	3,00
	P op (kgf/cm2)
	8,00
	8,00
	8,00
	P proj (kgf/cm2)
	10,00
	10,00
	10,00
Cálculo das Esferas
O material da esfera é o aço carbono ASTM 185-C já que o eteno não é um fluido corrosivo.
Tabela 41: Cálculo das esferas
	
	ESFERAS (3)
	 TAG
	V-109
	V-110
	V-211
	Roh medio (kg/m3)
	430,40
	476,60
	430,4
	m (kg/h)
	55689,75
	36936,12
	50120,77
	m (kg/dia)
	2320,41
	1539,00
	2088,37
	tr (dia)
	10
	10
	10
	m (kg)
	23204,06
	15390,05
	20883,66
	V vaso (m3)
	53,91
	32,29
	48,52
	E aço
	0,85
	0,85
	0,85
	S aço (kgf/cm2 g)
	1000
	1000
	1000
	C (m)
	0,003
	0,003
	0,003
	P op (kgf/cm2)
	38,60
	17
	17
	P projeto (kgf/cm2)
	44,46
	20,70
	20,70
	r (m)
	3,588
	2,777
	3,403
	espessura (m)
	0,193
	0,071
	0,086
	Roh do aço (kg/m3)
	7833
	7833
	7833
	vol. aço (m3)
	31,1565
	6,8729
	12,5608
	maço (kg)
	244049,03
	53835,61
	98388,84
Cálculo do tanque de armazenamento
Tabela 42: Cálculo do tanque de armazenamento
	
	TANQUE (1)
	TAG 
	V-301
	m (kg/hr)
	668,28
	Q (m3/hr)
	0,74
	ro (kg/m3)
	904
	H (m)
	15
	tr (hr)
	24
	V (m3)
	17,74
	D (m)
	1,23
CUSTO DOS EQUIPAMENTOS PRINCIPAIS
A estimativa do custo dos equipamentos principais foi realizada com auxílio das equações fornecidas especificamente para cada um dos equipamentos da planta em estudo. Inicialmente, o custo de cada equipamento foi obtido tendo como a capacidade de referência de 415.000 toneladas por hora de etileno por ano, incluindo-se o fator de internalização igual a 65% para se obter o valor referente ao equipamento fretado até o Porto de Paranaguá, no Panará. Além disso, é introduzida uma taxa de 5% do valor de cada equipamento referente ao frete do Porto de Paranaguá até Araucária, local onde a planta de etileno encontra-se instalada.
O custo de cada equipamento está relacionado com as principais propriedades que influenciam de forma mais efetiva para o seu valor final , como potência, volume, massa de aço, pressão e diâmetro que variam a depender do tipo do equipamento. 
10.3.1. BOMBAS
Para a estimativa do custo das bombas do projeto utilizou-se a seguinte equação para o cálculo da eficiência: 
Onde corresponde à vazão volumétrica em m³/s. Calculou-se então o custo das bombas para a capacidade de referência a partir da seguinte fórmula: 
onde: 
 é o custo da bomba na capacidade ótima; 
 é custo da bomba na capacidade de referência (415.000 t/ano); 
potência da bomba na a capacidade de referência; 
 é potência da bomba na capacidade ótima.
Tabela 43: Cálculo dos preços das bombas P-201 à P-205.
	Bomba
	P-101
	P-102
	P-103
	P-104
	P-105
	Potência (hp)
	7,05
	2,2
	21,92
	2,34
	17,01
	Preço (US$)
	9.662,53
	4.981,85
	18.028,68
	5.267,42
	15.717,87
Tabela 44: Cálculo dos preços das bombas P-206 à P-302.
	Bomba
	P-206
	P-201
	P-202
	P-301
	P-302
	Potência (hp)
	23,9
	3,29
	27,03
	0,20
	0,21
	Preço (US$)
	18,895.69 
	 6,349.93 
	20,229.91
	 1,364.90 
	1,369.88 
10.3.2. COMPRESSORES
 
Para a estimativa dos cálculos dos compressores utilizou-se a equação a seguir, com o custo em função da potência, considerando-se que todos os compressores são centrífugos e operam com corrente de processo, entre os limites de 40 a 10000 hp e até 1000 psia.
Calcula-se então o custo do compressor para a capacidade ótima a partir da seguinte fórmula:
onde: 
 é o custo do compressor na capacidade ótima; 
 é custo do compressor na capacidade de referência (415.000 t/ano); 
custo do compressor na a capacidade de referência; 
 é custo do compressor na capacidade ótima.
Tabela 45: Cálculos do preço dos compressores C-101 ao C-103.
	Compressor
	C-101
	C-102
	C-103
	Potência (hp)
	3172.9
	Incluso no preço da cold box.
	1856.1
	Preço (US$)
	1,265,296.86 
	
	 823,972.01 
10.3.3. VASOS DE PRESSÃO E COLUNAS DE DESTILAÇÃO
 
Os cálculos foram feitos em função da massa de aço utilizada para a confecção do mesmo. 
Onde aplica-se para vasos onde a massa de aço encontra-se entre os valores 27000 e 450000 kg.
Onde aplica-se para vasos onde a massa de aço encontra-se entre os valores 450 e 27000 kg. Calculou-se então o preço do vaso a partir da seguinte equação:
onde: 
 é o custo do vaso na capacidade ótima; 
 é custo do vaso na capacidade de referência (415.000 t/ano); 
custo do vaso na a capacidade de referência; 
 é custo do vaso na capacidade ótima.
Custo dos vasos de processo:
Tabela 46: Cálculos do preço dos vasos V-101 ao V-105A.
	Vaso
	V-101
	V-102A
	V-102B
	V-103
	V-104
	V-105A
	Maço (kg)
	21718.14
	20932.22
	20932.22
	21340.66
	2471.08
	19321.98
	Preço (US$)
	187,804.84
	182,751.64
	182,751.64
	185,383.86
	37,600.59
	172,240.89
Tabela 47: Cálculos do preço dos vasos V-105B ao V-207.
	Vaso
	V-105B
	V-108
	V-201
	V-204
	V-207
	Maço (kg)
	19321.98328
	4744.456711
	18303.91329
	8799.603691
	4202.066466
	Preço (US$)
	172,240.89 
	60,930.68 
	165,478.09 
	 96,241.13 
	55,695.56 
Tabela 48: Cálculos do preço dos vasos V-208A e V-208B.
	Vaso
	V-208A
	V-208B
	Maço (kg)
	4286.57
	4286.57
	Preço (US$)
	56,522.27 
	56,522.27 
Custo das colunas de destilação:
Tabela 49: Cálculos do preço das colunas de destilação V-106 e V-206.
	Coluna
	V-106
	V-107
	V-205
	V-206
	Maço (kg)
	137534.64
	462824.95
	169795.86
	421284.44
	Preço (US$)
	527,261.41 
	1,294,223.95 
	 616,236.01 
	 1,207,221.14 
 REATOR 
O cálculo do custo dos reatores também foi feito baseado na massa de aço. 
Onde aplica-se para vasos onde a massa de aço encontra-se entre os valores 27000 e 450000 kg.
Onde aplica-se para vasos onde a massa de aço encontra-se entre os valores 450 e 27000 kg.Calculou-se então o custo dos reatores através da fórmula: 
onde: 
 é o custo do reator na capacidade ótima; 
 é custo do reator na capacidade de referência (415.000 t/ano); 
custo do reator na capacidade de referência; 
 é custo do reator na a capacidade ótima.
Tabela 50: Cálculos do preço dos reatores R-201A, R-201B e R-202.
	Reator
	R-201A
	R-201B
	R-202
	Maço (kg)
	857165.83
	857165.83
	1206341.08
	Preço (US$)
	3,267,808.71 
	3,267,808.71 
	4,222,411.71
 TROCADORES DE CALOR
Para o custo dos trocadores foi utilizada a área do mesmo, assim