Inês Vilarinho
Tiago Braz
Teresa Parracho
Vanessa Olival
nº 57204
nº 54064
nº 52632
nº 52604
Lisboa, 22 de Fevereiro 2010
1
• 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 coproduto acetona;
• O mercado do cumeno é condicionado pelo consumo de
fenol.
2
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
• 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
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
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
Zona de Reacção
Zona de Separação
7
Reacção de alquilação:
C6H6 + C3H6
C6H5[CH(CH3)2]
Reacções de transalquilação:
C6H4[CH(CH3)2]2 + C6H6
C6H3[CH(CH3)2]3 + C6H6
2 C6H5[CH(CH3)2]
C6H4[CH(CH3)2]2 + C6H5[CH(CH3)2]
Ocorrem reacções secundárias, nos alquiladores, que produzem
DIPB, TIPB, hexeno, cimeno, xileno e DMC.
8
• 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
• 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;
• Coluna CD-304
Separação do cumeno e
recuperação dos DIPB e TIPB;
Opera a vácuo de 0,5 atm.
10
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
100
11
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;
12
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
13
Condições Operatórias:
P (bar)
T (ºC)
WHSV (h-1)
Tempo contacto (h)
Transalquilador
Alquiladores
32
135
7,3
0,14
29
127
4
0,25
14
Catalisador:
- Esferas com 2 mm de diâmetro;
- Densidade a granel (Kg/m3): 645;
Dimensionamento do reactor
Cálculo do volume de leito catalítico:
WHSV (h 1 ) 
Caudal( Kg / h)
Mass Cat( Kg )
V leito Cat 
Massa Cat
 granel Cat
Massa de catalisador
Volume do leito catalítico
15
D2
V 
L
4
L, D
Delta P
Determinação das perdas de carga:
Método de Carman:
u
Re' 
a(1   ) 
f 
5
0,4

Re' Re' 0,1
P  f .a.
(1   )

3
L. .u 2
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
Valores obtidos no dimensionamento:
M catalisador/leito (Kg)
V leito catalisador (m3)
L leito (m)
Δ P (Pa)
Transalquilador
329
0,5
0,5
5229
Alquiladores
382
0,6
0,6
11907
D (m)
L Total (m)
R-201
1,4
5,2
R-202
1,4
5
17
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
Válvula pneumática automática
Válvula manual
Equipamento presente na sala
de controlo
Linha de sinal eléctrico
Válvula de corte
Linha pneumática
18
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
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
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
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
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
Custo do equipamento base
Equipamento Base
Quantidade
Custo (m€ 2009)
Condensador
4
103
Permutador
Reebulidor
Bomba
8
4
14
42
127
29
Torre de arrefecimento
1
636
Reactor
2
19
Coluna de destilação
4
774
Tanque
14
1921
Separador gás-liq
1
3
Ejector
1
25
Total
3679
25
Capital Fixo
Corpóreo
Valor (M€
2009)
Equipamento Base
3,7
Equipamento
Base
Montagem total
1,3
Montagem total
Condutas
Utilidades e
serviços
Aparelhagem e
instrumentação
Instalações
eléctricas
Terreno
Edifícios
Isolamentos
térmicos
Preparação do
terreno
2,4
Parcelas dos custos directos:
3%
13%
Condutas
29%
3%
3%
Utilidades e
serviços
Aparelhagem e
instrumentação
9%
10%
11%
19%
Instalaçoes
electricas
Terreno
Edificios
Isolamentos
térmicos
Total
1,5
1,1
0,4
0,5
1,7
0,4
0,05
13
26
Parcelas dos custos indirectos:
Parcelas dos custos indirectos
% Custos
Custo (M€ 2009)
Projecto e fiscalização
15% Custos directos
1,93
Despesas de empreitada
15% Custos directos
1,93
Provisão para imprevistos
10% Custos fixos
1,92
Total
5,8
Investimento Fixo: 18,6 M€
27
-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”:
If
I fl
 Q
 
 QL



0, 7
Método de “Lang”
Método de “Lang” melhorado
Método de “Cran”
Regra de
1º caso
“Williams”
2º caso
Valor (M
€2009)
17,4
14,4
12,7
20,3
14,3
% Desvio
6,5
22,5
31,9
8,7
23,2
28
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
Capital Circulante
Capital circulante
Reserva de matérias-primas
Quantitativo de produtos em
laboração
Stock de produtos
fabricados
Condições de crédito
oferecidas
Condições de crédito
obtidas
Fundo de maneio
Valor (m€ 2009)
1788
Total
11218
54
2169
10467
-4813
1553
30
Juros Intercalares
Capital Fixo
-Capital alheio: 65% do Investimento Total
- Capital próprio: 35% do Investimento Total
- Taxa de juro: Euribor a 12 meses 1%
Parcelas
Valor (M€
2009)
Corpóreo (custos
directos)
12,9
Incorpóreo (custos
indirectos)
5,8
Total
Capital circulante
Juros durante a fase de
investimento
18,6
11,2
Investimento Total
30,6
0,2
31
Custos de
produção
Directos
Indirectos
Fixos
Despesas
Gerais
Matérias-primas
Catalisador
Mão-de-obra de fabrico e
supervisão
Manutenção, patentes e
royalties
Utilidades e fornecimentos
diversos
Laboratório
de controlo
Serviços
sociais
Serviços
técnicos
Amortizações
Seguros
Impostos
locais
Custos
administrativos
Custos
comerciais
I&D
Encargos
financeiros
32
Distribuição dos custos de produção
24%
2%
5%
69%
Custos directos
Custos indirectos
Custos Fixos
Despesas gerais
33
Análise do ponto crítico de capacidade
Valor mínimo de capacidade a partir do qual o projecto se
torna lucrativo
Q
C fixos
P V
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
34
Custos (Milhões de euros)
140
120
100
80
60
40
Receita
20
Custos totais
0
0
50
100
150
Capacidade (Kton)
200
Q=85 Kton/ano < Produção anual de 200 Kton/ano
Processo viável, boa margem de segurança
35
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
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
37
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;
CFk  I k
0
k
k 0 (1  TIR)
n
VLA  
TIR =91%
Investimento favorável
38
Período de Recuperação de Capital (PRC)
-Tem em conta o factor tempo;
-Período após o qual se recupera o investimento.
t
t
CFk
Ik
PRC  

k
k
(
1

i
)
(
1

i
)
k 0
k 0
PRC= 3 anos
39
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
40
Análises de sensibilidade
Preço das matérias-primas
Custo de produção
(M€/ano)
VAL
(M€/ano)
TIR
173
77,0
259
85%
91
144
72,7
285
91%
73
115
68,3
312
100%
Variação
Custo do Benzeno
(€/ano)
Custo do Propileno
(€/ano)
20%
109
0%
-20%
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
72,7
285
91%
-10%
565
72,3
214
76%
41
Preço do equipamento base
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%
42
Parâmetros analisados por ordem de importância
+
Preço do produto principal
Preço do equipamento base
Preço das matérias-primas
-
Preço da mão-de-obra
43
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