Modelagem do transporte de sólidos em regime denso em unidade piloto a frio por mediação de transmissão gama

CAPES O craqueamento catalítico fluido (FCC) é largamente utilizado no processo de conversão do petróleo em produtos de alto valor para mercado, como gasolina e gás liquefeito de petróleo. Desta forma, têm se tornado alvo de pesquisas científicas na tentativa de trazer mais eficiência a este processo de conversão. Um dos desafios encontrados neste processo de refino do petróleo, nas indústrias de FCC, é a recirculação interna de sólidos, que provoca um maior tempo de residência de catalisador no reator riser. Esse fenômeno de recirculação é mais acentuado na região de transporte denso, desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar os parâmetros fluidodinâmicos em uma Unidade Piloto a Frio (UPF), localizada no Laboratório Prof. Dr. Cornelius Keller do Departamento de Energia Nuclear (DEN) da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), para a determinação do fluxo mássico de recirculação de catalisador no riser, na região de transporte denso, a partir de um sistema de transmissão gama, por ser considerado um método não intrusivo pelo fato de não interferir no escoamento do gás – sólido dentro do riser. Para tanto, foi determinado o coeficiente de atenuação mássico, parâmetro básico para obter os parâmetros de fluxo a partir da radiação, do catalisador desativado para as fontes radioativas de ²⁴¹Am e ¹³⁷Cs, cujos resultados obtidos foram (0,4752 ± 0,0125) cm²/g e (0,0817 ± 0,0037) cm²/g, respectivamente, apresentando resultados satisfatórios quando comparados a dados da literatura. Como a recirculação interna dos sólidos pode levar o sistema ao colapso, foram determinadas as condições limites do transporte de sólidos no riser, através da estimativa dos possíveis pontos de colapso para diferentes valores de velocidade de gás, sendo 1,2536 m/s; 1,3789 m/s; 1,5043 m/s; 1,6297 m/s e 1,7550 m/s, onde os valores de velocidades críticas nas condições de colapso encontrados foram: 0,8554 m/s; 0,9409 m/s; 1,0264 m/s; 1,1120 m/s e 1,1975 m/s, respectivamente. E por fim, na determinação da recirculação interna de sólidos em regime de transporte denso, foi utilizada uma abertura da válvula de injeção de sólido fixa de 54%, variando apenas a velocidade do gás, sendo utilizados 1,2536 m/s; 1,5043 m/s e 1,7550 m/s. Para as condições aplicadas, os fluxos mássicos de recirculação encontrados foram 8,6853 kg/m².s; 3,0431 kg/m².s e 1,1315 kg/m².s, o que mostram comportamento semelhante a dados encontrados por outros pesquisadores no estudo da recirculação interna de sólidos. Fluid catalytic cracking (FCC) is widely used in the process of converting petroleum into high-value products such as gasoline and liquefied petroleum gas. In this way, they have become the target of scientific researches in the attempt to bring more efficiency to this process of conversion. One of the challenges encountered in this oil refining process in the FCC industries is the internal recirculation of solids, which causes a longer catalyst residence time in the riser reactor. This phenomenon of recirculation is more pronounced in the dense transport region, so this work had the objective of evaluating the fluid dynamics parameters in a Cold Pilot Unit (UPF), located in the Laboratory Prof. Dr. Cornelius Keller of the Department of Nuclear Energy (DEN) of the Federal University of Pernambuco (UFPE), to determine the mass flow of catalyst recirculation in the riser in the dense transport region, from a gamma transmission system, by be considered a non - intrusive method because it does not interfere with the gas - solid flow inside the riser. For this purpose, the mass attenuation coefficient, the basic parameter to obtain the flux parameters from the radiation, of the equilibrium catalyst for the ²⁴¹Am and ¹³⁷Cs radioactive sources was determined, the results obtained being (0.4752 ± 0 , 0125) cm²/g (0.0817 ± 0.0037) cm²/g, respectively, presenting satisfactory results when compared to data in the literature. As the internal recirculation of the solids can lead the system to collapse, the boundary conditions of the solids transport in the riser were determined by estimating the possible collapse points for different gas velocity values, being 1.2536m/s; 1.3789m/s; 1.5043m/s; 1.6297m/s and 1.7550m/s, where the critical velocity values in the collapse conditions were: 0.8554m/s; 0.9409 m/s; 1.0264 m/s; 1.1120 m/s and 1.1975m/s, respectively. Finally, in the determination of the internal recirculation of solids in dense transport regime, a fixed solid injection valve opening of 54% was used, varying only the gas velocity, using 1.2536m/s; 1.5043m/s and 1.7550m/s. For the applied conditions, the recirculation mass flows were 8.6853kg/m².s; 3.0431kg/m².s and 1.1315kg/m².s, which show similar behavior to data found by other researchers in the study of internal recirculation of solids.