Gaseificação integrada ao ciclo combinado como alternativa para a produção de eletricidade e hidrogênio em refinarias de petróleo

Abstract

Resumo: A gaseificação integrada ao ciclo combinado (IGCC) é uma associação de processos que permite gerar vapor d’água, eletricidade e hidrogênio. Estes insumos são de grande importância para diversas plantas industriais, especialmente para as refinarias de petróleo. Isto ocorre em função da necessidade de unidades industriais que produzam derivados de petróleo menos poluentes. Tipicamente a geração destas matérias primas em refinarias de petróleo ocorre em plantas de potência (eletricidade e vapor d’água) e em unidades de reforma a vapor (hidrogênio). Do ponto de vista energético, a associação destas unidades em um IGCC torna o sistema mais eficiente e, consequentemente, menos impactante ao meio ambiente. Outra vantagem das plantas de gaseificação integradas ao ciclo combinado é o uso de matérias primas residuais (óleos combustíveis pesados, coque, entre outras), as quais possuem baixo valor agregado. Um IGCC que utiliza estas matérias primas tem maior facilidade de abatimento de emissões do que uma planta de potência típica. Contudo, as vantagens energéticas e ambientais de um IGCC podem ser prejudicadas pelo elevado custo de implantação da unidade. Para avaliar em detalhes as vantagens e desvantagens deste tipo de tecnologia, foi realizado um estudo comparativo entre plantas de potência tradicionais e IGCCs. Dados de processo da planta de gaseificação da refinaria Pernis (Shell) foram utilizados para subsidiar o estudo. Esta análise comparativa, associada a diversos cenários econômicos, mostrou que o elevado custo construtivo dos IGCCs e o menor know-how desta tecnologia os tornam menos competitivos do que as tecnologias atualmente utilizadas. Todavia, alguns cenários econômicos como, por exemplo, o de elevação do custo do gás natural, podem viabilizar a implantação de um IGCC.

Abstract: The integrated gasification combined cycle (IGCC) is an association of processes that allows to generate steam, electricity and hydrogen. These inputs are of great importance for several industrial plants, especially for petroleum refineries. For the case of oil plants, the demand for steam, electricity and hydrogen is growing. This occurs due to the need of industrial plants that produce cleaner petroleum products. Typically, the generation of these raw materials in oil refineries occur in power plants (electricity and steam) and in steam reforming units (hydrogen). From the energy point of view, the association of these units in an IGCC makes the system more efficient and therefore less harmful to the environment. Another advantage of integrated gasification combined cycle units is the use of residual raw materials (heavy oils, petroleum coke, and others), which have low added value. An IGCC using these raw materials have greater ease of emissions reduction than a typical power plant. However, the energy and environmental advantages of an IGCC may be hampered by high costs for the unit. To evaluate in details the advantages and disadvantages of this type of technology, it was done a study comparing traditional power plants and IGCCs. Process information from Pernis refinery gasification unit (Shell) was used as base line of this study. This comparative analysis, associated with various economic scenarios, showed that the high cost of IGCCs constructive and less know-how of this technology makes them less competitive than the technologies currently used. However, some economic scenarios, for example, lifting the cost of natural gas, can enable the deployment of an IGCC plant.