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

Análise de Mercado C6H6 + C3H6 C6H5[CH(CH3)2] Produção de cumeno a partir da alquilação do benzeno com propileno; C6H6 + C3H6 C6H5[CH(CH3)2] Utilizado essencialmente na produção de fenol e do co-produto acetona; O mercado do cumeno é condicionado pelo consumo de fenol.

Análise de Mercado 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;

Análise de Mercado 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

Análise de Mercado - Propileno (Repsol, Sines). 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

Processos de produção 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 Escolha do processo: O da polimeri é um processo em fase mista, tem poucas unidades implementadas.

Flowsheet do processo Zona de Reacção Zona de Separação

Zona de Reacção Reacção de alquilação: C6H6 + C3H6 C6H5[CH(CH3)2] Reacções de transalquilação: C6H4[CH(CH3)2]2 + C6H6 2 C6H5[CH(CH3)2] C6H3[CH(CH3)2]3 + C6H6 C6H4[CH(CH3)2]2 + C6H5[CH(CH3)2] Ocorrem reacções secundárias, nos alquiladores, que produzem DIPB, TIPB, hexeno, cimeno, xileno e DMC.

Zona de Reacção 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;

Zona de Separação 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-304 Separação do cumeno e recuperação dos DIPB e TIPB; Opera a vácuo de 0,5 atm. Coluna CD-303 Separação do cumeno;

Balanços de Massa e Entálpicos 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 Transalquilador Alquilador Reagente limitante DIPB Propileno Proporção reagente limitante/Benzeno 1:2 1:8 Conversão (%) 100

Balanços de Massa e Entálpicos Selectividades do propileno nas reacções de alquilação: Cumeno: 88,3% DIPB: 11% Outros: 0,7% Balanços de massa: efectuados no Aspen Plus 2006.5. Balanços Entálpicos: - Temperatura de referência: 25 ºC; - Pressão: 1 atm; - Estado de Agregação: compostos no estado líquido;

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

Dimensionamento Condições Operatórias: Transalquilador Alquiladores P (bar) 32 29 T (ºC) 135 127 WHSV (h-1) 7,3 4 Tempo contacto (h) 0,14 0,25

Dimensionamento Catalisador: Esferas com 2 mm de diâmetro; Densidade a granel (Kg/m3): 645; Dimensionamento do reactor Cálculo do volume de leito catalítico: Massa de catalisador Volume do leito catalítico

Dimensionamento 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

Dimensionamento Valores obtidos no dimensionamento: Transalquilador Alquiladores M catalisador/leito (Kg) 329 382 V leito catalisador (m3) 0,5 0,6 L leito (m) Δ P (Pa) 5229 11907 R-201 R-202 D (m) 1,4 L Total (m) 5,2 5

Controlo e Instrumentação 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 Válvula pneumática automática de controlo Válvula manual Válvula de corte

Controlo e Instrumentação 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.

Layout 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;

Layout 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

Utilidades e circuitos anexos 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.

Avaliação Económica 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.

Torre de arrefecimento Análise Económica Custo do equipamento base Equipamento Base Quantidade Custo (m€ 2009) Condensador 4 103 Permutador 8 42 Reebulidor 127 Bomba 14 29 Torre de arrefecimento 1 636 Reactor 2 19 Coluna de destilação 774 Tanque 1921 Separador gás-liq 3 Ejector 25 Total   3679

Análise Económica Parcelas dos custos directos: Capital Fixo Corpóreo Valor (M€ 2009) Equipamento Base 3,7 Montagem total 1,3 Condutas 2,4 Utilidades e serviços 1,5 Aparelhagem e instrumentação 1,1 Instalações eléctricas 0,4 Terreno 0,5 Edifícios 1,7 Isolamentos térmicos Preparação do terreno 0,05 Total 13 Parcelas dos custos directos:

Análise Económica Parcelas dos custos indirectos: Custo (M€ 2009) Projecto e fiscalização 15% Custos directos 1,93 Despesas de empreitada Provisão para imprevistos 10% Custos fixos 1,92 Total 5,8 Investimento Fixo: 18,6 M€

Método de “Lang” melhorado Análise Económica Método dos factores “Lang”: IF = 4,74 x CEB Método dos factores de “Lang” melhorado: IF = ∑ Ki x Ci Método dos factores de “Cran”: IF = 3,45 x CEB Regra de “Williams”: Valor (M €2009) % Desvio Método de “Lang” 17,4 6,5 Método de “Lang” melhorado 14,4 22,5 Método de “Cran” 12,7 31,9 Regra de “Williams” 1º caso 20,3 8,7 2º caso 14,3 23,2

Análise Económica 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

Análise Económica Capital Circulante Capital circulante Valor (m€ 2009) Reserva de matérias-primas 1788 Quantitativo de produtos em laboração 54 Stock de produtos fabricados 2169 Condições de crédito oferecidas 10467 Condições de crédito obtidas -4813 Fundo de maneio 1553 Total 11218

Análise Económica 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 Total 18,6 Capital circulante 11,2 Juros durante a fase de investimento 0,2 Investimento Total 30,6

Análise Económica 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

Análise Económica Distribuição dos custos de produção 24% 69% 5%

Análise Económica 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 fixos 37,5 M€/ano Custo variável unitário 181 €/ton Preço unitário de venda do cumeno 628 €/ton

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

Análise Económica 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.

Análise Económica VLA 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 VLA

Análise Económica 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

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

Análise Económica 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 RPC 3,50 ROI 1,23 RV 0,61 ER 5,71

Análise Económica Análises de sensibilidade Preço das matérias-primas Variação Custo do Benzeno (€/ano) Custo do Propileno (€/ano) Custo de produção (M€/ano) VAL (M€/ano) TIR 20% 109 173 77,0 259 85% 0% 91 144 72,7 285 91% -20% 73 115 68,3 312 100% Preço do produto principal Variação Custo do cumeno (€/ano) Custo de produção (M€/ano) VAL (M€/ano) TIR 10% 691 72,7 361 114% 0% 628 285 91% -10% 565 72,3 214 76%

Análise Económica Preço do equipamento base Preço da mão-de-obra Variação Custo do EB (M€/ano) Custo de produção (M€/ano) VAL (M€/ano) TIR 20% 4,4 73,4 278 83% 0% 3,7 72,7 285 91% -20% 2,9 71,9 293 103% Preço da mão-de-obra Variação Custo da mão-de-obra (M€/ano) Custo de produção (M€/ano) VAL (M€/ano) TIR 20% 25,7 74,6 275 89% 0% 21,5 72,7 285 91% -20% 17,2 70,8 297 95%

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

Análise Económica 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.