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Capítulo 6   Estimativa de Custos Operacionais

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6.8 Fator de Utilização de uma Planta (Stream Factor)
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Exemplo:
Para o processo já estudado de fabricação de benzeno a partir da hidroalquilação do tolueno, usando com fator de 
utilização de 0,95, determine:
a. O custo anual do tolueno.
b. O consumo anual de tolueno.
c. A receita anual da venda de benzeno.
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6.8 Fator de Utilização de uma Planta (Stream Factor)
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Solução:
Do diagrama de blocos Ao lado tiramos que:
Consumo de tolueno = 10.000 kg/h
Produção de benzeno = 8.210 kg/h
Da Tabela ao lado:
Custo do tolueno = $0,648/kg
Custo do benzeno = $0,657/kg
Tabela: Custos de alguns produtos químicos comuns.
a. Custo anual do tolueno = (24) (365) (10.000) (0,648) 
(0,95) = $53.927.000/ano.
b. Consumo anual de tolueno = (24) (365) (10.000) 
(0,95) /1000 = 83.200 toneladas/ano.
c. Receita anual das vendas de benzeno = (24) (365) 
(8.210) (0,657) (0,95) = $44.889.000/ano.
• Com os preços da Tabela não é econômico produzir benzeno a
partir de tolueno.
• A diferença de preços entre o benzeno e o tolueno já foi maior do
que os Us$0,009/kg da Tabela. Essa foi a razão pela qual este
processo foi usado e atualmente está sendo usado.
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6.9 Estimando Custos de Utilidades com Dados do PFD
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Na maioria das vezes as utilidades não entram em contato diretamente fluxos de processo. Em vez disso, eles
trocam energia térmica (gás combustível, vapor, água de refrigeração e água de alimentação da caldeira) em
equipamentos como trocadores de calor e aquecedores de processo, ou fornecem trabalho (energia elétrica ou
vapor) para bombas, compressores e outros equipamentos rotativos.
Na maioria dos casos as demandas por utilidades podem ser encontradas por inspeção (PFD) ou fazendo um
balanço de energia simples em torno do equipamento.
Por exemplo, vapor pode ser usado para mover equipamentos rotativos tais como bombas, compressores e
turbinas. Neste caso, tanto a demanda teórica por vapor quanto a eficiência deles são necessárias. A Tabela a
seguir fornece os requisitos teóricos de vapor em função da pressão de entrada de vapor e da pressão de escape
para turbinas a vapor.
As eficiências mecânicas de diferentes unidades são também mostradas na Figura a seguir usando dados de Walas
[1].
[1]. Walas, S. M., Chemical Process Equipment: Selection and Design (Boston: Butterworths Publ., 1988).
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6.9 Estimando Custos de Utilidades com Dados do PFD
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Tabela: Necessidade teórica de vapor (kg de vapor/kWh)
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6.9 Estimando Custos de Utilidades com Dados do PFD
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Figura: Eficiências para bombas, compressores e turbinas (Dados de Walas [1]).
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6.9 Estimando Custos de Utilidades com Dados do PFD
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Exemplo:
Estime as quantidades e os custos anuais das utilidades apropriadas para os seguintes equipamentos em relação
ao PFD de hidrodealquilação de tolueno. Assuma que o fator de utilidade é 0,95. As demandas de utilidades estão
das na Tabela 1.7 do livro texto.
.
a. E-101, pré-aquecedor de alimentação.
b. E-102, resfriador do reator.
c. H-101, forno/aquecedor.
d. C-101, compressor de gás do reciclo assumindo acionamento elétrico.
e. C-101, compressor de gás do reciclo, assumindo acionamento a vapor a 10 barg e descarga à pressão
atmosférica.
f. P-101, bomba de alimentação de tolueno.
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6.9 Estimando Custos de Utilidades com Dados do PFD
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
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6.9 Estimando Custos de Utilidades com Dados do PFD
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Tabela: Resumo do equipamento para hidrodealquilação de tolueno PFD
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6.9 Estimando Custos de Utilidades com Dados do PFD
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Tabela: Resumo do equipamento para hidrodealquilação de tolueno PFD
a. E-101, pré-aquecedor da alimentação:
Carga Térmica = 15.190 MJ/h (Tabela)
Custo do vapor de alta pressão (42 bar) = 17,70 $/GJ
Balanço de Energia:
15.190 (1.000) kJ/h = mvapor ΔHvap = mvapor(1699,3kJ/kg)
mvapor = 8.939 kg/h
mvapor = 8.939 kg/h x (24h) x (365dias) x (0,95)/(1.000 kg/t) = 74.390 t/ano
Custo Anual = (15,19 GJ/h) x (24h) x (365dias) x (0,95) x (17,70$/GJ)
Custo Anual = 2.237.478 $/ano
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b. E-102, resfriador do reator.
Carga Térmica = 46.660 MJ/h
Custo da água de resfriamento = 0,354 $/GJ
Balanço de Energia:
46.660 (1.000) kJ/h = mcw CpcwΔTcw = mcw(4,18kJ/kg.K)(10 K)
mcw = 1.116.268 kg/h
mcw = 1.116,3 t/h x 24h x 365dias x 0,95 = 9.289.849 t/ano
Custo Anual = (46,66 GJ/h) x (24h) x (365dias) x (0,95) x (0,354$/GJ)
Custo Anual = 137.460 $/ano
6.9 Estimando Custos de Utilidades com Dados do PFD
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
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