A indústria de papel e celulose passa por constantes desafios para solucionar problemas relacionados ao alto consumo de água industrial. Uma alternativa é utilizar ferramentas como a Integração de Processos, onde é possível aplicar técnicas gráficas como o \"Water Pinch\" ou técnicas com programação matemática para otimizar o circuito de água. Para contribuir com o setor, as técnicas foram aplicadas no presente trabalho utilizando-se dados reais coletados em uma unidade produtora de polpa termomecânica e papel imprensa. Com os dados, um caso base em um simulador foi desenvolvido para iniciar a análise por Integração de Processos. A análise é baseada no aproveitamento das correntes de águas residuais em outras etapas do processo sob restrições na concentração limite de contaminantes, especificamente finos e sólidos dissolvidos. Diferentemente dos trabalhos apresentados na literatura que alegam que a solução encontrada trata-se de valores otimizados, os resultados mostram que os valores encontrados através da programação matemática e do método Pinch são teoricamente corretos, porém, quando novamente simuladas sob estas novas condições obtidas por Integração de Processos, as condições operacionais da unidade industrial mostram-se inadequadas. As concentrações limites de contaminantes previamente estabelecidos pelas técnicas utilizadas são frequentemente ultrapassadas nos resultados de recálculo por simulação, e portanto, as soluções de Integração de Processos devem ser corrigidas antes de implantação. Por isso, os valores previstos, por exemplo, de redução de consumo de até 38% no projeto realístico atinge o valor de 23%, o que ainda é um bom resultado. O trabalho ainda mostra que a programação matemática é eficaz e rápida para encontrar soluções com múltiplos contaminantes, enquanto o método Pinch é mais voltado para casos com contaminante simples. / The Pulp and Paper industry has constantly struggled to solve problems related to high water consumption. One alternative is to use tools like Process Integration, where graphical methods and mathematical programming can be applied to optimize the water circuit. To contribute to the Pulp and Paper sector, the methods were applied in the present work using real process data that have been collected in an integrated thermomechanical and newsprint mill. With these data, a base case simulation was developed to initiate the analysis by Process Integration. The analysis is based on residual water reuse in other process stages under propriety constraints like contaminants concentration limits, specifically the dissolved solids and fine fibers. Differently from works presented in the references that claim that solutions found are optimized values, the results of this work show that values found by mathematical programming and pinch method are theoretically correct, however, the operational conditions of the mill become inadequate when simulated under new conditions achieved by Process Integration. The concentration limits of contaminants previously established for the methods have their values frequently exceed after recalculation by simulation, and thus, the solutions by Process Integration must be corrected before using them. So, if the predicted value for reduction of fresh water consumption is, for example, 38%, in the realistic project this value will reach only 23%, which is still a good result. The work also shows that mathematical programming is efficient to find solutions when there are multiple contaminants, while pinch method is more adequate for those cases with single contaminant.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-09012008-175600 |
| Date | 10 September 2007 |
| Creators | Marcelo Hamaguchi |
| Contributors | Song Won Park, Reinaldo Giudici, Carlos Itsuo Yamamoto |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Engenharia Química, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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