Nas indústrias de processo, algumas variáveis como as composições de topo de colunas de destilação são quantificadas através de análises laboratoriais e ou de analisadores em linha. Este tipo de controle apresenta algumas limitações tais como custos de manutenção e o tempo de amostragem (em geral análises laboratoriais ocorrem de 1 a 3 vezes ao dia). Para melhoria destes métodos, as variáveis podem ser continuamente estimadas a partir de sua relação com as variáveis medidas diretamente no processo. Através de um algoritmo matemático, um analisador virtual de propriedades pode ser construído, sendo necessário para o seu desenvolvimento um modelo simplificado do processo. Este trabalho teve como objetivo a construção de dois analisadores virtuais para estimação das composições de topo de duas colunas fracionadoras de tolueno presentes em uma indústria petroquímica. Para tal, estudou-se as metodologias existentes para construção de analisadores voltados para aplicações em colunas de destilação. O desenvolvimento de analisadores virtuais tem como base três etapas: seleção de variáveis secundárias, construção de modelos e correção/adaptação de modelos. Tais etapas, baseadas principalmente em métodos estatísticos, foram estudadas e as técnicas que melhor se adaptaram ao caso em questão foram empregadas com resultados satisfatórios. Realizaram-se também estudos comparativos entre modelos estacionários e dinâmicos e modelos construídos a partir de dados de simulação e de processo. As simulações foram conduzidas nos softwares Aspen PlusÒ e Aspen DynamicsÒ e o software usado para implementação dos analisadores na indústria foi o Aspen IQÒ.

O principal objetivo deste trabalho é estabelecer caminhos apropriados para a estimativa da eficiência de pratos valvulados com downcomer e pratos dualflow em colunas de destilação industriais. O conhecimento da eficiência tem importância fundamental no projeto e na avaliação do desempenho de colunas de destilação. Pesquisando a literatura, pôde ser identificada uma árvore de alternativas para compor o modelo de eficiência de prato, dependendo dos modelos de transferência de massa, do modelo de distribuição das vazões de líquido e vapor sobre o prato, do modelo de arraste de líquido, do modelo de equilíbrio da mistura multi-componente, dos modelos de propriedades físicas, do modelo da altura da espuma sobre o prato e da definição de eficiência. Neste trabalho, diferentes métodos para a predição da eficiência em pratos valvulados e pratos dualflow foram compostos e comparados contra dados de três colunas de destilação industriais sob diferentes condições operacionais. Os modelos foram inseridos no simulador Aspen Plus 12.1, em linguagem Fortran, junto com dados geométricos dos pratos, propriedades dos fluidos e dados de operação das colunas de destilação industriais. Para cada coluna foi escolhido o melhor pacote termodinâmico pela verificação dos perfis de temperatura e composições de topo e fundo obtidos via simulação contra os valores reais correspondentes das colunas de destilação industriais. Foi feita uma modificação no parâmetro da fração de furos que estão em jetting no modelo hidráulico da dispersão acima do prato de Garcia (1999). Essa modificação produziu resultados melhores na predição da fração de furos em jetting e eficiência dos pratos dualflow e resultados similares aos de Garcia (1999) para a eficiência dos pratos valvulados.

Modelos simplificados fisicamente interpretáveis são importantes em diversas aplicações industriais. Colunas de destilação, dada sua importância para a lucratividade da planta e por consumirem muita energia, requerem modelos estáticos e dinâmicos dessa natureza, que auxiliem para a sua operação ótima. Como aplicações de tais modelos, destacam-se controle, otimização e treinamento de operadores. Esse campo de pesquisa é promissor, uma vez que, apesar da complexidade destes sistemas, estes apresentam uma dinâmica dominante de baixa ordem para as composições. Nesta dissertação é proposto um método rápido e preciso para determinação desta dinâmica dominante. Para tanto, considera-se uma coluna como sendo a combinação de quatro subsistemas: condensador (I), refervedor (II), zona de retificação (III) e zona de esgotamento (IV). Para (III) e (IV) são propostas expressões simples e com significado físico (shortcuts dinâmicos) para as constantes de tempo dominantes de cada seção. Expressões completas para o modelo estático de cada seção são também propostas em conjunto com um método para a geração da respectiva álgebra de blocos, que evidencia os reciclos entre os estágios de cada seção. Os reciclos entre os subsistemas (I) a (IV) são os responsáveis pelo deslocamento dos polos dominantes de cada seção, o que conduz à dinâmica dominante da coluna. Este fenômeno é explicado pela álgebra de blocos entre estes subsistemas proposta neste trabalho. Ainda que as expressões para as constantes de tempo dominantes de cada seção sejam oriundas de um modelo linearizado da mesma, a álgebra de blocos entre as seções introduz a não linearidade que explicita a dinâmica dominante da coluna, decorrente das correntes de refluxo. Por serem sistemas multivariáveis, shortcuts para a predição da direcionalidade, com base no deslocamento dos perfis de composições estacionárias de cada seção após estas sofrerem perturbações, são também propostos. Shortcuts para a álgebra de blocos, que explicitam qual seção da coluna é a dominante frente à outra, também são apresentados. Todas as métricas citadas são rápidas e precisas. Os erros relativos correspondentes aos modos dinâmicos são em sua maioria inferiores a 10% quando comparados com o respectivo modelo linear completo. A álgebra de blocos é exata e fornece métricas para explicar a dinâmica dominante de colunas. Contudo, é necessário ter posse de um modelo linear. Na ausência deste, almeja-se que as bases dinâmicas do método proposto auxiliem para o desenvolvimento de modelos caixa cinza para colunas reais, com o auxílio de dados de planta. / Simplified models that provide insight about the system physics are important to many industrial applications. Distillation columns, due to their contributions to process profitability and their high energy consumption, require static and dynamic models of this class, which are helpful to their optimal operation. Key applications of such models are control, optimization and operator training. This research field is promising, since despite distillation columns having complex dynamic behavior, their composition responses present low order dynamics. In this work, a fast and accurate method, for prediction of the mentioned dominant response, is presented. For this goal, the column is considered as the combination of four subsystems: condenser (I), reboiler (II), rectifying zone (III) and stripping zone (IV). For (III) and (IV), simple expressions for the dominant time constant of each column section, featuring insight of the physics (dynamic shortcuts), are proposed. Full expressions for the static gains of each section are also proposed with a method to generate the respective block diagram algebra. The recycle streams between all the (I) to (IV) subsystems move the poles of each subsystem, leading to the column dominant dynamics. This is explained by the full block algebra between all the subsystems that’s proposed in this work. Even if the dominant time constants of each section are generated from its linear model, the block algebra between the sections inserts the non-linearity that explains the column’s dominant behavior due to the recycle streams. Since distillation columns are multivariate systems, shortcuts that predict the process directionality, with basis on the stationary composition profiles changes, are also proposed. Shortcuts for the block diagram algebra, which make explicit the section with dominant dynamics, are also presented. All of the methods presented are fast, simple and accurate. The relative errors for the sections time constants are mostly inferior to 10% when compared to the respective full order linear model. The block algebra is exact and provides insight on the dominant dynamic behavior of the columns. However, linear models of the systems are required. In absence of linear models, one important future goal of this work is to verify its applicability to build grey box models, with support of industrial data, for real columns.

Com o aumento da competitividade no mercado nos últimos anos, a busca por alternativas que permitam a redução dos custos de produção tem sido constante. Este fato, aliado aos custos crescentes da energia e a preocupação cada vez maior com o impacto ambiental dos processos, tornam indispensável o controle e o aumento da eficiência dos mesmos, assim como o maior aproveitamento possível da energia. No presente trabalho, uma nova metodologia para a otimização da eficiência energética em colunas de destilação é proposta. A partir de uma simulação estacionária de um processo de separação, desenvolvida em Aspen Plus®, e validada com dados do processo real, foram obtidos modelos empíricos de curvas de operação baseadas na energia requerida para atingir a especificação dos produtos. A metodologia proposta foi avaliada no estudo de caso de uma coluna de separação de benzeno, tolueno e xileno (BTX). Com o modelo de energia requerida identificado para o processo, duas condições operacionais distintas do processo real foram avaliadas com relação à sua eficiência. A partir da redução na vazão de vapor no refervedor, verificou-se um aumento na eficiência energética do processo de 75 para cerca de 100%, indicando a operação muito próxima do ponto ótimo. Para avaliar a utilização do modelo de energia requerida no controle de processos, duas estratégias alternativas foram propostas a partir de uma simulação dinâmica da unidade, desenvolvida em Aspen Dynamics®. A configuração de bloco de cálculo em conjunto com um controlador de composição apresentou o melhor desempenho entre as configurações avaliadas. A utilização do modelo permite que apenas a energia requerida seja efetivamente utilizada, enquanto que o controle de composição garante a especificação do produto de topo nestas situações. Com esta configuração, seria possível obter um incremento na vazão desta corrente da ordem de 92 t/ano a partir da incorporação de inertes. / With the competitive and global business environment, the search for opportunities to reduce the production costs has been constant. This fact associated with higher energy costs and the concern about the environmental impact of the processes, makes it essential to control and increase their efficiency. In this work, a new methodology for optimizing the energy efficiency in distillation columns is proposed. From a steady state simulation of a separation process, implemented in Aspen Plus® and validated against process data, models for the required energy were obtained. The methodology was evaluated for a case study of a benzene, toluene and xylene separation column (BTX). With the required energy model identified, two distinct operational conditions of the real process were evaluated regarding their efficiency. After a vapor flow reduction in the reboiler, there was an increase in process efficiency from 75% to about 100, indicating the operation condition very close to the optimum. To evaluate the use of the energy required model in process control, two strategies were proposed from a dynamic simulation of the process in Aspen Dynamics®. The configuration of a calculation block along with a composition controller showed the best performance among the alternatives tested. The use of the model allows only the required energy to be used, whereas the composition control ensures the top product specification in these situations. With this configuration, it would be possible to obtain an increase in the product flow of 92 t/year.

O objetivo geral deste trabalho foi o desenvolvimento de métodos de separação, tratamento e recuperação de solventes orgânicos visando à otimização de metodologias de purificação, inicialmente em pequena escala, por vezes criando modelos, e logo a seguir trabalhar em grande escala em amostras do Centro de Gestão e Tratamento de Resíduos Químicos (CGTRQ) da UFRGS. Inicialmente foi realizado um levantamento nos dados de resíduos enviados para descarte no CGTRQ dos últimos anos a fim de detectar quem eram os maiores geradores de resíduos e novos alvos de possível reciclagem de solventes. A metodologia geral em laboratório envolveu estudos de microdestilação. A amostra de trabalho que chegava do CGTRQ primeiramente foi destilada em pequena escala, para se verificar se era possível que contaminantes pudessem ser separados do produto desejado. Isto também serviu para que se tivesse uma noção da eficiência do processo de recuperação antes de se passar à escala maior.Em uma segunda etapa passou-se à grande escala, realizando os processos de destilação em destilador tipo spinning-band semi automatizado com capacidade de 5 a 7 Litros de solvente por destilação e, com base nestes dados, foram discutidos parâmetros como relação custo-benefício, gasto de energia e percentual de solvente recuperado Já foram estudados com resultados bastante promissores 11 tipos de resíduos químicos de solventes orgânicos halogenados (diclorometano e clorofórmio) ou não halogenados (acetato de etila, xilol, hexano e etanol), proveniente de laboratórios de pesquisa, ensino de graduação e de empresas externas à universidade, dos quais já se têm finalizados os estudos e o desenvolvimento de métodos de recuperação de 8 produtos, podendo estes métodos serem aplicados tanto pelo CGTRQ, quanto pelos laboratórios de origem dos resíduos, quando em volumes menores. Do ponto de vista econômico, todas as destilações que foram realizadas em grande escala demonstraram alta valorização do resíduo que chegou ao Centro e em todos os casos sendo processos autossustentáveis. Outros solventes que se encontram ainda no estágio de pequena escala, também demonstraram resultados muito promissores e que provavelmente poderão se enquadrar na categoria dos processos autossustentáveis. / The general objective of this work was the development of methods for the separation, treatment and recovery of organic solvents aiming at the optimization of purification methodologies, initially on a small scale, sometimes creating models, and then work on large scale samples from the Center for the Management and Treatment of Chemical Waste (CGTRQ) at UFRGS. Initially, a survey was carried out on the waste data sent for disposal at the CGTRQ in recent years in order to detect who were the largest waste generators and new targets for possible solvent recycling. The general laboratory methodology involved microdistillation studies. The work sample arriving from the CGTRQ was first distilled on a small scale to verify if it was possible that contaminants could be separated from the desired product. This also served to give a sense of the efficiency of the recovery process before moving to a larger scale. In a second stage, the distillation process was carried out in a semi-automated spinning-band distiller with a capacity of 5 to 7 liters of solvent by distillation and, based on this data, parameters such as cost-benefit ratio, energy expenditure and percentage of solvent recovered were discussed Eleven types of chemical wastes of halogenated organic solvents (dichloromethane and chloroform) or non-halogenated organic solvents (ethyl acetate, xylol, hexane and ethanol) have been studied with promising results from research laboratories, undergraduate teaching laboratories and companies outside the university, of which the studies and the development of methods of recovery of eight products have already been finalized, being these methods able to be applied by both the CGTRQ and the laboratories of origin of the residues, when in smaller volumes. From an economic point of view, all the distillations that were carried out on a large scale showed high valorization of the waste that arrived at the Center and, in all cases, being self-sustainable processes. Other solvents still in the small-scale stage have shown very promising results as well and are likely to fall into the category of self-sustainable processes.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_4753_.pdf: 3376498 bytes, checksum: 01174dd147c06233a613fa3dae510ccd (MD5) Previous issue date: 2011-04-20 / Um importante processo que vem se destacando nos últimos anos no cenário da avaliação e do processamento do petróleo é a destilação a vácuo, na qual são gerados como produtos principais os gasóleos leve e pesado e o resíduo de vácuo. Esta destilação é em parte responsável pela adequação da produção de derivados de petróleo às demandas do mercado, visto que seus produtos são utilizados como carga para outros importantes processos da cadeia do refino, a exemplo dos craqueamentos térmicos e catalíticos. A porcentagem de destilados a vácuo é de grande importância do ponto de vista do planejamento e controle da produção, pois se o mercado necessita, por exemplo, de gasolina, cerca de 40 a 50% dos gasóleos gerados nesse processo podem ser convertidos neste produto por craqueamento. Qualquer melhoria na eficiência de um determinado processo em uma refinaria de petróleo, por menor que seja, pode representar uma significativa economia ou um aumento da produtividade. No caso em particular das torres de destilação a vácuo, se for possível um aumento na temperatura de alimentação, por exemplo, é possível aumentar a quantidade vaporizada do resíduo atmosférico, minimizando o resíduo da torre e aumentando a quantidade de gasóleo produzida. Com isso destaca-se a importância de pesquisas nesta área. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi a montagem e implementação de um sistema manual de destilação a vácuo de petróleo no LabPetro/UFES, que opere em conformidade com a norma ASTM D 5236. Para tal foram destiladas 6 amostras de óleos com uma ampla variação de °API, sendo que para 3 delas a curva PEV havia sido previamente fornecida pelo CENPES/PETROBRAS e foram utilizadas como referência para comparação. Os resultados obtidos mostraram uma concordância entre as curvas PEV obtidas no LabPetro e no CENPES/PETROBRAS, a qual foi confirmada pelautilização de testes estatísticos. Dessa forma, garantiu-se o correto funcionamento da unidade montada. O método do picnômetro manual, estabelecido pela norma ASTM D 70, mostrou-se um método simples e preciso para determinação das densidades de resíduos de destilações a vácuo de petróleos.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7536_Flora Gomes Machado.pdf: 1716453 bytes, checksum: fb1bbde57e042a00ed3e0cb4427969b4 (MD5) Previous issue date: 2014-03-24 / CAPES / A presença de ácidos orgânicos em petróleo e seus efeitos estão bem descritos na literatura, principalmente pelo termo corrosão naftênica. Tradicionalmente, a estrutura dos ácidos naftênicos inclui a presença de pelo menos um anel com cinco ou seis átomos de carbono saturados. Atualmente este termo inclui também os ácidos lineares. O teor de ácidos naftênicos é, em geral, representado pelo número de acidez total (NAT), que é reportado em mgKOH/g de amostra. Estudos sugerem que a taxa de corrosão não se relaciona diretamente aos valores de NAT, mas são dependentes da estrutura das espécies ácidas presentes no petróleo, da temperatura de operação, do teor de enxofre, dentre outros. Estes ácidos estão no petróleo em concentrações relativamente baixas. Dependendo do ponto de ebulição destes compostos, estes podem se concentrar em determinados cortes durante o processo de destilação e provocar corrosão não aquosa em temperaturas elevadas. Os ácidos de cadeia curta, principalmente de um a quatro átomos de carbono, se concentram nos sistemas de topo das torres da refinaria agravando a corrosão das soluções aquosas presentes nestes sistemas. Dessa forma, o objetivo desse trabalho é realizar a quantificação e especiação dos ácidos de um a quatro átomos de carbono que durante o processo de destilação de petróleos brasileiros alcança o topo da coluna de destilação, além de estudar a possível degradação durante o processo de destilação de espécies ácidas de maior massa molecular. A metodologia deste trabalho abrange o processo de destilação de petróleos de diferentes procedências em unidade laboratorial manual de destilação adaptada para captura de ácidos no topo da coluna. Realizou-se estudo quantitativo da acidez dos óleos crus, dos cortes e dos resíduos gerados após submissão à norma ASTM D2892. Através do sistema de captura de ácidos gerou-se um extrato aquoso onde se analisaram quantitativamente os ácidos fórmico, acético, propiônico e butírico por meio de cromatografia de íons. Através do balanço de massa de acidez, verificou-se, em geral, que a acidez inicial do óleo era maior que a acidez dos cortes e resíduo após destilação, sugerindo uma perda de acidez por degradação térmica dos ácidos naftênicos. As análises dos extratos obtidos do topo da coluna apresentaram teores consideráveis de ácidos orgânicos de cadeia curta. / The presence of naphtenic acids in petroleum and its effects are well described in the literature, especially the term "naphthenic corrosion". Traditionally, the structure of naphthenic acids include the presence of at least one ring having five or six saturated carbon atoms. Currently this term also includes linear acids. The content of naphthenic acids is usually represented by the total acid number (TAN), which is reported in mg KOH.g-1 sample. Studies suggest that the corrosion rate is not directly related to the values of TAN, but are dependent on the structure of the acidic species present in the oil, the operating temperature, sulfur content, among others. These acids are presents at the oils in relatively low concentrations. Depending on the boiling point of these compounds, they may concentrate on certain sections during the distillation process and cause non-aqueous corrosion at elevated temperatures. The short-chain acids, especially one to four carbon atoms, concentrates on top of the refinery towers exacerbating corrosion of the aqueous solutions present in these systems. Thus, the objective of this study is to perform the measurement and speciation of acids from one to four carbon atoms which during the distillation process of crude Brazilian reaches the top of the distillation column, and study the possible thermal degradation during the distillation process of the acidic species of higher molecular mass. The methodology of this work covers the distillation of oils from different sources in laboratory manual distillation unit adapted to capture acids at the top of the column. We carried out a quantitative study of the acidity of crude oils, cuts and waste generated after submission to ASTM D2892. Through the acids capture system was generated an aqueous extract which were quantitatively analyzed formic, acetic, propionic and butyric acids by ion chromatography. By mass balance of acidity, in general, the initial acidity of the oil was greater than the acidity of cuts and residue after distillation, suggesting a loss of acidity by thermal degradation of naphthenic acids. The analyses of extracts obtained from the top of column showed significant levels of short chain organic acids.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8104_Vinicius Mansur Dose Lage de Almeida.pdf: 6753971 bytes, checksum: f4d2a5881ed6fc7bd4a300acfabaa76e (MD5) Previous issue date: 2014-08-21 / Os danos causados pelos processos corrosivos em equipamentos presentes nas refinarias de petróleo, durante as destilações, foram descritos inicialmente em 1920, desde então, a indústria do petróleo tem lutado contra este mal. Na literatura, vastas são as referências reportando estudos de processos corrosivos envolvendo tanto os ácidos naftênicos como os compostos sulfurados. Em contrapartida, raras são as fontes de estudo envolvendo simultaneamente ambos os responsáveis pelas grandes perdas financeiras da indústria do petróleo. Neste trabalho, escolheram-se dois tipos de óleos: um óleo A - com alto teor de enxofre e um petróleo B - com elevada acidez. Fez-se então um blend 50/50 em volume - obtendo assim o óleo C - afim de verificar a influência tanto da acidez quanto dos teores de enxofre nos processos corrosivos pelos cortes destes óleos. Após a destilação das três amostras, os derivados obtidos foram caracterizados e submetidos aos testes laboratoriais de corrosão. Os cortes do petróleo A apresentaram teores de enxofre e taxas de corrosão crescentes em relação à temperatura final dos derivados. As frações de B apresentaram altos valores de NAT na faixa de temperatura de 220-400 °C, enquanto as taxas de corrosão mostraram-se baixas nesta temperatura. Por fim, os derivados do blend C, apresentaram propriedades intermediárias aos cortes anteriores, corroborando para taxas de corrosão menores de 0,50 mm/ano até uma temperatura de 300 °C, expondo assim a eficiência em utilizar a técnica de misturas de petróleos para o refino.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:48:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319259.pdf: 2589205 bytes, checksum: 4fd9672df1bcf55905acc71e9738962f (MD5) Previous issue date: 2013 / Processos de destilação tendem a apresentar dinâmica lenta, o que gera elevados períodos de transição quando o processo é perturbado. Inúmeros estudos são realizados buscando-se implementar uma abordagem adequada à dinâmica do processo visando diminuir estes transientes. Novas estratégias de controle com ação distribuída nos pratos vem sendo proposta em diversos estudos, surgindo como alternativa aos métodos convencionais normalmente utilizados onde o controle é realizado centralizado na base e no topo. Testes já foram realizados em uma unidade experimental com a estratégia de controle distribuído, visando comprovar a minimização de transientes e fazer uma avaliação do gasto energético do processo, onde foram obtidos resultados positivos que viabilizam o método. Neste trabalho se propõe o desenvolvimento de um simulador de coluna de destilação operando com aquecimento distribuído utilizando o software comercial Hysys®. A partir das simulações é possível ter acesso a diversas informações não disponíveis experimentalmente, principalmente no que diz respeito às variáveis internas da coluna. Além disto, diferentemente da planta experimental, a simulação permite implementar uma malha de controle da composição do destilado. Sendo assim, além de comprovar a diminuição dos transientes, a simulação pretende comprovar a manutenção da qualidade dos produtos. Inicialmente foram construídas as simulações em estado estacionário, as quais foram validadas a partir de resultados obtidos experimentalmente na planta piloto. A partir do modelo estático foi desenvolvida a simulação no modo dinâmico, onde inúmeros testes foram realizados para avaliar seu desempenho e a eficiência dos controladores. Após a realização de vários ajustes, chegou-se a um modelo simulado com respostas bastante similares à planta real, a partir do qual foram realizados estudos do desempenho das estratégia de controle quando realizadas perturbações na temperatura e vazão da corrente de alimentação. A abordagem de controle com aquecimento distribuído se mostrou mais eficiente que o controle convencional na rejeição de transientes, sem prejudicar a qualidade do produto de topo. Ao serem comparadas diferentes maneiras de aquecimento distribuído, observou-se que o controle de temperatura do quarto prato é a melhor estratégia em casos de perturbações na temperatura da alimentação, enquanto o aquecimento constante de um estágio da seção retificação ou do prato de alimentação é a melhor forma de rejeitar perturbações na vazão de entrada do processo. <br> / Abstract : Distillation processes tend to have slow dynamics, which generates high transition periods when the process is perturbed. Numerous studies are done to find a suitable approach to the dynamics of the process to reduce these transients and to ensure the economic viability of the process. In previous studies our group proposed a new control strategy with action distributed in stages, unlike conventional methods normally used, where control is performed at the base and the top. An experimental unit was built to conduct tests to study the minimization of transients and make an assessment of energy expenditure, obtaining positive results that enable the process. Aiming to continue this line of research, this paper proposes the development of a distillation column simulator using commercial software Hysys in dynamic mode. From simulations it is possible to access various information not available experimentally, principally the internal variables of the column. Moreover, unlike the experimental plant, the simulation has control of the composition of the distillate. Thus, besides proving the reduction of transient, this simulations intends to investigate the maintenance of product quality. Initially were constructed steady state simulations, which were validated from experimental results in the pilot plant. From the static model was developed the simulation in dynamic mode, in which numerous tests were conducted to evaluate its performance and efficiency of the controllers. After several adjustments are made, the simulations showed results very similar to the real plant, from which studies have been conducted on the performance of the control strategy when made perturbations in temperature and flow rate of the feed stream. The distributed heating is more efficient than the conventional control for rejecting transients without interfering with the top product quality. When comparing different ways of heating distributed, it was observed that the temperature control of the fourth plate is the best strategy in case of disturbances in the feed temperature, while the constant heating of a stage of the rectification section or the feeding dish is best way to reject disturbances in the flow process input.

Nas indústrias de processo, algumas variáveis como as composições de topo de colunas de destilação são quantificadas através de análises laboratoriais e ou de analisadores em linha. Este tipo de controle apresenta algumas limitações tais como custos de manutenção e o tempo de amostragem (em geral análises laboratoriais ocorrem de 1 a 3 vezes ao dia). Para melhoria destes métodos, as variáveis podem ser continuamente estimadas a partir de sua relação com as variáveis medidas diretamente no processo. Através de um algoritmo matemático, um analisador virtual de propriedades pode ser construído, sendo necessário para o seu desenvolvimento um modelo simplificado do processo. Este trabalho teve como objetivo a construção de dois analisadores virtuais para estimação das composições de topo de duas colunas fracionadoras de tolueno presentes em uma indústria petroquímica. Para tal, estudou-se as metodologias existentes para construção de analisadores voltados para aplicações em colunas de destilação. O desenvolvimento de analisadores virtuais tem como base três etapas: seleção de variáveis secundárias, construção de modelos e correção/adaptação de modelos. Tais etapas, baseadas principalmente em métodos estatísticos, foram estudadas e as técnicas que melhor se adaptaram ao caso em questão foram empregadas com resultados satisfatórios. Realizaram-se também estudos comparativos entre modelos estacionários e dinâmicos e modelos construídos a partir de dados de simulação e de processo. As simulações foram conduzidas nos softwares Aspen PlusÒ e Aspen DynamicsÒ e o software usado para implementação dos analisadores na indústria foi o Aspen IQÒ.