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Inês Vilarinho nº 57204 Tiago Braz nº 54064 Teresa Parracho nº 52632 Vanessa Olival nº 52604 Lisboa, 22 de Fevereiro 2010 1.

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1 Inês Vilarinho nº Tiago Braz nº Teresa Parracho nº Vanessa Olival nº Lisboa, 22 de Fevereiro

2 Produção de cumeno a partir da alquilação do benzeno com propileno; C 6 H 6 + C 3 H 6 C 6 H 5 [CH(CH 3 ) 2 ] Utilizado essencialmente na produção de fenol e do co- produto acetona; O mercado do cumeno é condicionado pelo consumo de fenol. 2

3 Situação Actual Disponibilidade de matérias-primas; Existência de mercado Europeu; Encontra-se em fase de maturação; Situação Futura Poderá tender para uma fase de declínio; Encontra-se em desenvolvimento uma forma de produção de fenol directamente a partir de benzeno; 3

4 Apesar das ameaças considerou-se viável a implementação de uma unidade de produção de cumeno; Localização: - Fornecimento de matérias-primas; - Consumo do produto; - União Europeia (livre circulação de capitais). SINES 4

5 Fornecimento de matérias-primas: - Benzeno (Antuérpia); - Propileno (Repsol, Sines). Capacidade: - Mercado do produto; - Fase do produto (maturação); - Análises das capacidades já implementadas. 200 Kton/ano 5

6 Quatro processos de produção: - Polimeri; - Exxon Mobil; - CdTech; - UOP (Q-Max ® ). Escolha do processo de produção: - Número de unidades implementadas; - Características do zeólito; - Características do processo. Processo da UOP 6

7 Zona de Reacção Zona de Separação 7

8 Reacção de alquilação: C 6 H 6 + C 3 H 6 C 6 H 5 [CH(CH 3 ) 2 ] Reacções de transalquilação: C 6 H 4 [CH(CH 3 ) 2 ] 2 + C 6 H 6 2 C 6 H 5 [CH(CH 3 ) 2 ] C 6 H 3 [CH(CH 3 ) 2 ] 3 + C 6 H 6 C 6 H 4 [CH(CH 3 ) 2 ] 2 + C 6 H 5 [CH(CH 3 ) 2 ] Ocorrem reacções secundárias, nos alquiladores, que produzem DIPB, TIPB, hexeno, cimeno, xileno e DMC. 8

9 Reactor R-201: Constituído por um transalquilador e dois alquiladores; Reactor R-202: Constituído por quatro alquiladores; Transalquilador: Conversão dos PIPB em cumeno por reacção com o benzeno; Alquiladores: Alquilação do benzeno com propileno, para produzir cumeno; 9

10 Coluna CD-304 Separação do cumeno e recuperação dos DIPB e TIPB; Opera a vácuo de 0,5 atm. Coluna CD-301 Separação do propano dos restantes constituintes; A corrente do topo entra no SGL-301 onde há separação da fase líquida orgânica da fase aquosa e da fase gasosa. Coluna CD-302 Separação do benzeno; Coluna CD-303 Separação do cumeno; 10

11 Objectivo: Produção de 200 Kton/ano de cumeno dentro das especificações e uma actividade anual da fábrica de 333 dias. Pureza: 99,94% (mínimo) Índice de Bromo < 5 Etilbenzeno < 100 ppm N-propilbenzeno < 200 ppm Butilbenzeno < 100 ppm Dados TransalquiladorAlquilador Reagente limitante DIPBPropileno Proporção reagente limitante/Benzeno 1:21:8 Conversão (%)

12 Selectividades do propileno nas reacções de alquilação: Cumeno: 88,3% DIPB: 11% Outros: 0,7% Balanços de massa: efectuados no Aspen Plus Balanços Entálpicos: - Temperatura de referência: 25 ºC; - Pressão: 1 atm; - Estado de Agregação: compostos no estado líquido; 12

13 Dimensionamento dos reactores R-201 e R-202: - Reactores tubulares catalíticos de leito fixo; R-201R Catalisador QZ-2001 ® ; - Suporte de esferas cerâmicas; - Dispersores; - Pratos perfurados; - Colector de mistura; - Tubagens de descarga do catalisador. 13

14 Transalquilador Alquiladores P (bar)3229 T (ºC) WHSV (h -1 )7,34 Tempo contacto (h)0,140,25 Condições Operatórias: 14

15 Catalisador: - Esferas com 2 mm de diâmetro; - Densidade a granel (Kg/m 3 ): 645; Dimensionamento do reactor Cálculo do volume de leito catalítico: Massa de catalisador Volume do leito catalítico 15

16 L, D Delta P Determinação das perdas de carga: Método de Carman: Re: Reynolds modificado f: factor de atrito ρ : densidade da mistura reaccional ε : porosidade do leito a: área específica L: altura do leito u: velocidade da mistura reaccional μ : viscosidade da mistura reaccional 16

17 Valores obtidos no dimensionamento: TransalquiladorAlquiladores M catalisador/leito (Kg) V leito catalisador (m 3 )0,50,6 L leito (m)0,50,6 Δ P (Pa) R-201R-202 D (m)1,4 L Total (m)5,25 17

18 Objectivos: - Manter as variáveis do processo dentro dos limites de segurança dos equipamentos; - Maximizar o volume de produção e a qualidade do produto. Nomenclatura do equipamento de controlo: Equipamento Local Equipamento presente na sala Linha de sinal eléctrico Linha pneumática de controlo Válvula pneumática automática Válvula manual Válvula de corte 18

19 Variáveis a controlar: - Caudal de alimentação -Pressão no topo da coluna; -Diferencial de pressão ao longo da coluna; -Temperatura no topo e base da coluna; -Nível de líquido na coluna; -Controlo de nível no SGL; - Nível no reebulidor. 19

20 Objectivos: - Minimizar o custo de construção e futuras expansões da fábrica; - Proporcionar um fluxo económico de materiais e pessoas; - Facilitar a manutenção e o funcionamento da unidade; - Minimizar a ocorrência de acidentes; - Respeitar as distâncias exigidas face ao processo em estudo; 20

21 Distâncias típicas de segurança Área do Processo - Entre zonas processuais: 15 m - Entre equipamento principal: 10 m - Entre permutadores adjacentes: 1 m Áreas de armazenagem: - Entre tanques: 20 m - Distância da área de processo: 30 m 21

22 22

23 Electricidade: -Indispensável no controlo e no fornecimento de energia a bombas, ventilador. Vapor de água: - Proveniente da rede; - Aquecimento de permutadores de calor e reebulidores. Água de arrefecimento: -Arrefecimento de permutadores de calor e condensadores. Ar comprimido: - Utilizado nos controladores pneumáticos. 23

24 Estimativa do Investimento Total Custos directos: Capital fixo corpóreo Equipamento base, utilidades, instrumentação e controlo, custo do terreno, edifícios. Custos indirectos: Capital fixo incorpóreo Projecto e fiscalização, despesas de empreitada, provisão para imprevistos. Capital circulante: Capital necessário para garantir o funcionamento da instalação Custos das matérias-primas, dos produtos em laboração, stocks. Juros intercalares: Juros a pagar do crédito obtido do banco durante a fase de implementação e arranque da fábrica. 24

25 Equipamento BaseQuantidadeCusto (m 2009) Condensador4103 Permutador842 Reebulidor4127 Bomba1429 Torre de arrefecimento1636 Reactor219 Coluna de destilação4774 Tanque Separador gás-liq13 Ejector125 Total 3679 Custo do equipamento base 25

26 Parcelas dos custos directos: Capital Fixo Corpóreo Valor (M 2009) Equipamento Base3,7 Montagem total1,3 Condutas2,4 Utilidades e serviços 1,5 Aparelhagem e instrumentação 1,1 Instalações eléctricas 0,4 Terreno0,5 Edifícios1,7 Isolamentos térmicos 0,4 Preparação do terreno 0,05 Total13 26

27 Parcelas dos custos indirectos% CustosCusto (M 2009) Projecto e fiscalização15% Custos directos1,93 Despesas de empreitada15% Custos directos1,93 Provisão para imprevistos10% Custos fixos1,92 Total5,8 Parcelas dos custos indirectos: 27 Investimento Fixo: 18,6 M

28 Valor (M 2009) % Desvio Método de Lang17,46,5 Método de Lang melhorado14,422,5 Método de Cran12,731,9 Regra de Williams 1º caso20,38,7 2º caso14,323,2 -Método dos factores Lang: IF = 4,74 x C EB - Método dos factores de Lang melhorado: IF = K i x C i - Método dos factores de Cran: IF = 3,45 x C EB - Regra de Williams: 28

29 Capital Circulante - Reserva de matérias primas: Preço do benzeno e propileno, 1 mês de stock - Stock de produtos fabricados: Preço de produção do produto, 1 mês - Condições de crédito oferecidas: Preço de venda do produto, 1 mês - Condições de crédito obtidas: Custo de fabrico, 1 mês - Fundo de maneio: 7,5% das parcelas anteriores do capital circulante 29

30 Capital circulanteValor (m 2009) Reserva de matérias-primas1788 Quantitativo de produtos em laboração 54 Stock de produtos fabricados 2169 Condições de crédito oferecidas Condições de crédito obtidas Fundo de maneio1553 Total11218 Capital Circulante 30

31 Juros Intercalares -Capital alheio: 65% do Investimento Total - Capital próprio: 35% do Investimento Total - Taxa de juro: Euribor a 12 meses 1% Parcelas Valor (M 2009) Capital Fixo Corpóreo (custos directos) 12,9 Incorpóreo (custos indirectos) 5,8 Total18,6 Capital circulante11,2 Juros durante a fase de investimento 0,2 Investimento Total30,6 31

32 Custos de produção Directos Matérias-primas Catalisador Mão-de-obra de fabrico e supervisão Manutenção, patentes e royalties Utilidades e fornecimentos diversos Indirectos Laboratório de controlo Serviços sociais Serviços técnicos Fixos Amortizações Seguros Impostos locais Despesas Gerais Custos administrativos Custos comerciais I&D Encargos financeiros 32

33 Distribuição dos custos de produção 33 69% 24% 5%

34 Análise do ponto crítico de capacidade Valor mínimo de capacidade a partir do qual o projecto se torna lucrativo Q – Ponto crítico em capacidade C fixos – Custos fixos P – Preço unitário de venda V – Custo variável unitário Custos fixos37,5 M/ano Custo variável unitário181 /ton Preço unitário de venda do cumeno628 /ton 34

35 Q=85 Kton/ano < Produção anual de 200 Kton/ano Processo viável, boa margem de segurança 35

36 Análise de rentabilidade -Contraposição do investimento com os benefícios obtidos durante o período de vida útil do projecto; -Tem que assegurar a remuneração do investimento, cobrir os juros e remunerar os intervenientes; - Permite avaliar se o projecto é rentável. Calcula-se: -Conta de exploração previsional: Sistematização dos proveitos e custos anuais; -Cash-Flow de exploração: Diferença entre receitas e despesas associadas a um projecto; -Orçamento de tesouraria: Evidencia as necessidades de liquidez a curto prazo. 36

37 Critérios de Rentabilidade Valor Líquido Actual (VLA) -Somatório dos cash-flow anuais actualizados a uma taxa de 4%, e deduzidos no montante actualizado à mesma taxa dos investimentos; - Maior VLA Investimento mais favorável 37 VLA

38 Taxa Interna de Rentabilidade (TIR) - Utilizada quando se desconhecem as condições específicas de financiamento relativamente a juros; - O projecto será tanto mais justificável quanto mais elevada for a TIR; TIR = 91% Investimento favorável 38

39 Período de Recuperação de Capital (PRC) -Tem em conta o factor tempo; -Período após o qual se recupera o investimento. PRC = 3 anos 39

40 Rácios de Rentabilidade -Traduzem de uma forma geral a relação lucros/capital; - Utilizados na pré-selecção de projectos de investimento; -RCP (rentabilidade do capital próprio) – Resultado líquido/Capital próprio -ROI (Rentabilidade do investimento) – Resultado líquido/Investimento total -RV (Rentabilidade das vendas) – Resultado líquido/Valor das vendas -ER (Rotação do capital próprio) – Valor das vendas/Capital próprio RPC3,50 ROI1,23 RV0,61 ER5,71 40

41 Análises de sensibilidade Preço das matérias-primas Preço do produto principal Variação Custo do Benzeno (/ano) Custo do Propileno (/ano) Custo de produção (M/ano) VAL (M/ano)TIR 20% ,025985% 0% ,728591% -20% , % Variação Custo do cumeno (/ano) Custo de produção (M/ano) VAL (M/ano)TIR 10%69172, % 0%62872,728591% -10%56572,321476% 41

42 Preço do equipamento base VariaçãoCusto do EB (M/ano) Custo de produção (M/ano) VAL (M/ano)TIR 20%4,473,427883% 0%3,772,728591% -20%2,971, % Preço da mão-de-obra Variação Custo da mão-de-obra (M/ano) Custo de produção (M/ano) VAL (M/ano)TIR 20%25,774,627589% 0%21,572,728591% -20%17,270,829795% 42

43 Parâmetros analisados por ordem de importância Preço do produto principal Preço do equipamento base Preço das matérias-primas Preço da mão-de-obra

44 Conclusões - O projecto é economicamente rentável; - Recuperação do investimento no terceiro ano; -O projecto é essencialmente influenciado pelo preço do produto e do equipamento base; -A rentabilidade é suficientemente elevada para cobrir os capitais próprios e alheios. 44


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