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Integração Python - Aspen Plus para simulação e análise econômica da síntese indireta de Bio-GLP a partir de biomassa
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1057942
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Young, André Ferreira | - |
| Autor(es): dc.contributor | Santos, Lizandro de Sousa | - |
| Autor(es): dc.contributor | Pereira, Thalita Lopes da Silva | - |
| Autor(es): dc.creator | Couto, Yanna Carolina Lopes | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2025-08-21T20:16:15Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2025-08-21T20:16:15Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2025-02-11 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2025-02-11 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://app.uff.br/riuff/handle/1/36506 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1057942 | - |
| Descrição: dc.description | A crescente demanda por GLP tem sido impulsionada por políticas governamentais que incentivam o uso de combustíveis mais limpos e eficientes, refletindo a busca por soluções energéticas sustentáveis. Nesse contexto, o bio-GLP surge como uma alternativa promissora, pois é produzido a partir de matérias-primas renováveis e apresenta compatibilidade com a infraestrutura existente, devido às semelhanças com o GLP fóssil. Entre as diversas rotas de produção, a gaseificação da biomassa seguida pela síntese do bio-GLP a partir do gás de síntese se destaca como uma abordagem tecnológica avançada e atrativa. Entretanto, há diferentes formas de se proceder com a síntese, e a literatura carece de uma comparação econômica entre as vias direta, indireta e semi-indireta. Neste contexto, este trabalho visa investigar a viabilidade econômica da produção de bio-GLP por síntese indireta, utilizando o gás de síntese obtido da gaseificação do bagaço de cana-de-açúcar. A análise foi conduzida por meio de simulações no software Aspen Plus® v12.1, com dados da etapa de gaseificação baseados no estudo de Moura et al. (2023). É importante ressaltar que o estudo foi conduzido em uma unidade de escala piloto, o que pode impactar os resultados obtidos que podem ser significativamente diferentes em uma planta de escala industrial. Além disso, uma rotina computacional desenvolvida em Python foi utilizada para o dimensionamento dos equipamentos e para a avaliação dos principais indicadores financeiros, como taxa interna de retorno, valor presente líquido e payback, diretamente influenciados pelos custos de capital e de produção. A integração entre Aspen Plus® e Python possibilitou o cálculo automatizado dos parâmetros de interesse, revelando que o cenário base não apresenta viabilidade econômica. Na comparação entre as rotas de síntese indireta e direta – esta última com dados da literatura –, observou-se que, apesar da vazão de bio-GLP obtida na síntese indireta ser ligeiramente superior (12,82 kg/h contra 12,7 kg/h na síntese direta), o aumento na produção não foi suficiente para justificar os elevados custos dessa rota. A receita gerada pela síntese indireta foi apenas 11,6% superior à que seria obtida pela síntese direta. Apesar da maior vazão do produto na síntese indireta, a operação resulta em um prejuízo anual de US$ 3 milhões, principalmente devido ao alto custo inicial dos equipamentos. Entre eles, destacam-se os compressores, que somam mais de US$ 470 mil, e o reator de hidrogenação. Os custos totais de equipamentos e produção na síntese indireta são, respectivamente, 246% e 312% superiores aos da síntese direta, evidenciando seu desempenho financeiro desfavorável e a inviabilidade econômica da planta. A integração entre o simulador Aspen Plus® e a rotina em Python se revelou eficaz, abrindo caminho para futuras análises mais detalhadas, bem como para a otimização do processo com base em cálculos rigorosos de balanço de massa e energia proporcionados pelo simulador. | - |
| Descrição: dc.description | The growing demand for LPG has been driven by government policies that encourage the use of cleaner and more efficient fuels, reflecting the pursuit of sustainable energy solutions. In this context, bio-LPG emerges as a promising alternative, as it is produced from renewable feedstocks and is compatible with existing infrastructure due to its similarities with fossil LPG. Among the various production routes, biomass gasification followed by bio-LPG synthesis from syngas stands out as an advanced and attractive technological approach. However, there are different ways to carry out the synthesis, and the literature lacks an economic comparison between the direct, indirect, and semi-indirect routes. In this context, this study aims to investigate the economic feasibility of bio-LPG production via indirect synthesis, using syngas obtained from the gasification of sugarcane bagasse. The analysis was conducted through simulations in Aspen Plus® v12.1 software, with gasification data based on the study by Moura et al. (2023). It is important to highlight that the study was conducted on a pilot-scale unit, which may influence the results obtained, as they could differ significantly from those in an industrial-scale plant. Additionally, a computational routine developed in Python was used for equipment sizing and for evaluating key financial indicators, such as the internal rate of return, net present value, and payback, which are directly influenced by capital and production costs. The integration between Aspen Plus® and Python enabled the automated calculation of the parameters of interest, revealing that the baseline scenario is not economically viable. In the comparison between the indirect and direct synthesis routes—the latter based on literature data—it was observed that, although the bio-LPG flow rate obtained in indirect synthesis was slightly higher (12.82 kg/h compared to 12.7 kg/h in direct synthesis), the production increase was not sufficient to justify the high costs of this route. The revenue generated by indirect synthesis was only 11.6% higher than that of direct synthesis. Despite the higher product flow rate in indirect synthesis, the operation results in an annual loss of US$ 3 million, mainly due to the high initial cost of equipment. Among them, compressors stand out, totaling more than US$ 470,000, along with the hydrogenation reactor. The total equipment and production costs in indirect synthesis are, respectively, 246% and 312% higher than those of direct synthesis, highlighting its unfavorable financial performance and the economic infeasibility of the plant. The integration between the Aspen Plus® simulator and the Python routine proved effective, paving the way for more detailed future analyses, as well as process optimization based on rigorous mass and energy balance calculations provided by the simulator | - |
| Descrição: dc.description | 111 p. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Idioma: dc.language | pt_BR | - |
| Direitos: dc.rights | Open Access | - |
| Direitos: dc.rights | CC-BY-SA | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Bio-GLP | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Análise econômica | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Síntese indireta | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Python (Linguagem de Programação) | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Análise econômica | - |
| Palavras-chave: dc.subject | GLP | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Energia renovável | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Cana-de-açúcar | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Bio-LPG | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Economic analysis | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Python | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Indirect synthesis | - |
| Título: dc.title | Integração Python - Aspen Plus para simulação e análise econômica da síntese indireta de Bio-GLP a partir de biomassa | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | Trabalho de conclusão de curso | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF | |
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