Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-08T19:42:36Z No. of bitstreams: 1 THIAGO GONÇALVES DAS NEVES - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 9202960 bytes, checksum: bd716eca5d4f915809c1ee1d36838c10 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-08T19:42:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 THIAGO GONÇALVES DAS NEVES - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 9202960 bytes, checksum: bd716eca5d4f915809c1ee1d36838c10 (MD5) Previous issue date: 2016-04-25 / CNPq / Em colunas de destilação, as rígidas especificações de qualidade do produto final exigem que o sistema de controle das colunas de destilação possua alto grau de desempenho. Nos casos em que ocorrem distúrbios na alimentação em colunas extrativas é muito difícil manter a composição do produto em seu valor referência, visto que, após o distúrbio, os setpoints dos controladores deixam de corresponder exatamente às especificações dos produtos. O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento e a implementação de um Soft Sensor inteligente para fins de controle em uma coluna extrativa de produção de etanol anidro, usando o etilenoglicol como solvente. Para fazer a previsão dos novos setpoints diante perturbações, foi utilizado o conceito de Redes Neurais Artificiais, que se mostrou como uma solução rápida e viável. Os resultados mostraram que para a faixa de distúrbios considerada, o Soft Sensor foi capaz de prever a nova condição de regime, por meio da determinação inteligente dos novos setpoints de controladores presentes na instrumentação original da coluna. O controle apresentou desempenho satisfatório, mantendo o produto no topo e no fundo da coluna dentro das especificações. / In high purity distillation columns, the strict quality specifications of the final product require that the distillation columns control system have a high degree of performance. In cases where disturbances occur in the extractive columns feed, it is very difficult to maintain the composition of the product in its reference value, since, after the disturbance, the setpoints of the controllers fail to correspond exactly to the products specifications. The aim of this work is the development and implementation of an inteligent Soft Sensor for control purposes in an extractive column for anhydrous ethanol production, using ethylene glycol as solvent. To forecast the new setpoints before disturbance, the concept of Artificial Neural Networks was usesd, which proved to be a fast and feasible solution. The results showed that for range considered disturbances, the Soft Sensor was able to predict the new system condition, by intelligently determining the new setpoints of the controllers present in the original instrumentation of the column. The control showed satisfactory performance, keeping the products at the top and bottom of the column within specifications.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-19T17:03:38Z No. of bitstreams: 1 WAGNER BRANDÃO RAMOS - TESE PPGEQ 2016..pdf: 17733872 bytes, checksum: 5e6f59ac00a4f15f43c3f335dc3b2075 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-19T17:03:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WAGNER BRANDÃO RAMOS - TESE PPGEQ 2016..pdf: 17733872 bytes, checksum: 5e6f59ac00a4f15f43c3f335dc3b2075 (MD5) Previous issue date: 2016-08-22 / Capes / A destilação extrativa é um método bastante utilizado em indústrias alcooleiras para se obter etanol anidro, cujo processo é composto por duas colunas de destilação, onde a primeira coluna (coluna de destilação extrativa) tem como função desidratar o etanol e a segunda coluna (coluna de recuperação) recuperar o solvente utilizado no processo. Colunas de destilação são responsáveis por um consumo bastante elevado de energia em uma planta e, por isso, diversos métodos de otimização têm sido publicados na literatura, cujos resultados propõem mudanças nas condições operacionais e design do sistema. Além da necessidade de que este sistema opere em condições ótimas, também é necessário se obter um sistema de controle eficiente e que seja capaz de manter o etanol anidro produzido dentro da especificação desejada, mesmo diante distúrbios que ocorrem normalmente neste processo. Sendo assim, o tema deste trabalho surgiu da união destes dois pontos importantes, otimização e controle, no qual o objetivo é estudar o comportamento dinâmico e o controle do processo de destilação extrativa para obtenção de etanol anidro, utilizando etileno glicol como solvente e com integração térmica entre correntes do processo. Sob este escopo, traçou-se objetivos específicos inexistentes na literatura consultada, que são as influências da integração térmica, do teor de solvente e do grau de pureza de etanol anidro que se deseja obter sobre o controle de sistemas de destilação extrativa. Os resultados mostram que o teor de solvente e a presença da integração térmica causam desvios na composição do produto de interesse (etanol anidro), em comparação com o processo sem integração térmica, quando ocorrem distúrbios na alimentação para o mesmo sistema de controle. O grau de pureza de etanol anidro que se deseja obter também causa influência no controle da pureza. De maneira geral, estes efeitos se apresentaram de forma mais acentuada nos casos em que o sistema opera com alto teor de solvente (condição que representa menor consumo energético). Sendo assim, foram propostas modificações no esquema de controle, proporcionando melhores resultados para estes casos. / Extractive distillation is a method widely used in the alcohol industry to obtain anhydrous ethanol, which process consists of two distillation columns where the first column (extractive distillation column) has the function to dehydrate ethanol and the second column (recovery column) recovers the solvent used in the process. Distillation columns are responsible for a very high energy consumption in a plant and thus various methods of optimization, which results suggest changes in operating conditions and system design, have been published in the literature. In addition to the need for this system to operate in optimum conditions, it is also necessary to provide an efficient control system that is able to maintain anhydrous ethanol produced within the desired specification even after the disturbances that normally occur in this process. Thus, the theme of this work arose from the union of these two important points, optimization and control, in which the goal is to study the dynamic behavior and the control of the extractive distillation process for obtaining anhydrous ethanol, using ethylene glycol as a solvent and thermal integration between process streams. Under this scope, specific objectives nonexistent in the literature were drawn, which are the influences of thermal integration, solvent content and the degree of purity of anhydrous ethanol to be obtained on the control of extractive distillation systems. The results show that the solvent content and the presence of thermal integration causes deviations in the product composition of interest (anhydrous ethanol) compared to the process without heat integration, when disturbances occur in the feed for the same control system. The degree of purity of anhydrous ethanol to be obtained also causes influence over controllability. Generally, these effects are exhibited more markedly when the system operates with high solvent content (optimum operating point). So changes were proposed for the control scheme, providing better results for these cases.

Na otimização do refino de petróleo é fundamental predizer a distribuição dos produtos e sua qualidade. O petróleo é uma substância muito complexa e é praticamente impossível caracterizá-lo de maneira usual, analisando a quantidade de cada um dos seus constituintes. Portanto, convencionalmente, ele é caracterizado por métodos baseados na análise da destilação, tais como o ensaio de destilação chamado de True Boiling Point (TBP) e o ensaio ASTM D86. Para predizer a distribuição dos produtos e sua relação com as condições de funcionamento, simulações em estado estacionário baseadas em primeiros princípios, em termos de balanços de massa, energia e relações de equilíbrio, são extremamente importantes. Como o número de componentes no petróleo é muito elevado a composição da mistura não pode ser utilizada diretamente. Convencionalmente, dezenas de pseudocomponentes são geradas, a fim de representar o petróleo. Mais recentemente, foi proposta a aproximação do petróleo por um conjunto reduzido de componentes reais. É esta abordagem que é estudada nesta dissertação. O principal desafio deste método é a determinação dos componentes reais e das suas quantidades, que são escolhidos para representar a mistura original. Na metodologia para a seleção da mistura substituta é necessário simular as curvas de destilação disponíveis experimentalmente. Neste trabalho simulamos as curvas de destilação TBP e ASTM D86 dentro do ambiente BatchSep da Aspentech. São apresentadas aplicações destas simulações em seis exemplos diferentes. Destes exemplos cinco se referem à simulação da TBP e um à ASTM D86. Alguns exemplos são baseados em misturas com composição conhecida, e em outros há comparações com dados experimentais de cortes de petróleo. A metodologia da mistura substituta e a dos pseudocomponentes foram comparadas na simulação de uma coluna de destilação. De maneira geral a metodologia proposta na literatura é adequada quando se quer representar a curva de temperatura apenas. Quando se dispõe de dados de densidade o método fica limitado pela disponibilidade de componentes na base de dados e pela hipótese de que os componentes saem puros, um a um, que é feita ao se adotar a metodologia convencional. Uma metodologia que leva em conta o fato de que os cortes são uma mistura de componentes deve ser implementada para que o método seja tecnicamente atraente. / In the process of optimizing petroleum refining, it is essential to predict the distribution of products and their quality. Petroleum is a very complex substance and it is practically impossible to characterize it in the usual manner, by analyzing the quantity of each single component. Therefore, conventionally, it is characterized by methods based on the analysis of distillation, such as the True Boiling Point (TBP) distillation test and the ASTM D86 test. In order to predict the distribution of products and their relationship with the operating conditions, stationary state simulations based on primary principals, in terms of fluctuations of mass, energy and relations of balance, are extremely important. As the number of components in petroleum is very high, the composition of the mixture cannot be used directly. Conventionally, dozens of pseudocomponents are created, in order to simulate petroleum. More recently the approximation of petroleum through a reduced set of real components has been proposed. This is the approach studied in this dissertation. The main challenge of this method is the determination of the real components chosen to simulate the original mixture, and their quantities. It is necessary to simulate the available distillation curves experimentally in the methodology for the selection of the substitute mixture. In this study, we simulated the TBP and ASTM D86 distillation curves in an Aspentech BatchSep environment. Applications of these simulations are presented in six different examples. Of these examples, five are TBP simulations and one is an ASTM D86 simulation. Some examples are based on mixtures with known compositions, and in others there are comparisons with experimental data from petroleum samples. The methodology of the substitute mixture and that of the pseudo-components were compared in the simulation of a distillation column. In general, the methodology proposed in literature is suitable when the only simulation that is required is a temperature curve. When density data is available, the method becomes limited by the availability of components in the data base and by the hypothesis that the components emerge pure, one by one, which is what happens when conventional methodology is adopted. A methodology that takes into account the fact that the samples are a mixture of components must be implemented so that the method is technically appealing

O objetivo deste trabalho é apresentar a análise de uma coluna de destilação de pratos perfurados com vertedor segmentado em condições de regime permanente para um ciclo de refrigeração por absorção com capacidade de 5 toneladas de refrigeração que trabalha com amônia/água. Para garantir que o ciclo de refrigeração trabalhe em condições de projeto, a coluna de destilação deve proporcionar vapor com elevado grau de pureza de amônia. Os balanços de massa e de energia da coluna foram realizados com o método de Ponchon-Savarit o qual considera escoamentos do líquido e do vapor na saída de cada prato em equilíbrio termodinâmico. Para estas condições foi calculado como 4 o número de pratos ideais e a alimentação à coluna seria acima do segundo prato. A análise de sensibilidade do fator de refluxo indica que é um parâmetro importante na análise econômica do projeto, já que dele depende o alto custo inicial de construção da coluna, ou as maiores despesas de gasto em combustível no funcionamento do ciclo. As considerações hidráulicas, as quedas pressão e as razões de fluxos mássicos deram como resultado a geometria interna da coluna, a qual resultou satisfatória para os parâmetros de projeto recomendados, embora tenham sido usadas correlações da área de petróleo, petroquímica e de destilação de bebidas alcoólicas. A distância entre pratos é uma medida da compactabilidade da coluna e ficou muito dependente, assim como outras medidas do prato, da altura do vertedor a qual foi encontrada como ótima para valores entre 4 mm e 8 mm. A geometria do prato resulta ser sensível à carga de vapor e, em menor grau, à carga do líquido, mostrando-se insensível ao diâmetro do furo. A eficiência da coluna leva em conta fenômenos de transporte no prato que o afasta da condição de idealidade. Calculou-se uma eficiência da coluna de 50 %. Este valor baixo se deve principalmente ao baixo valor da inclinação da curva de equilíbrio amônia/água no início da seção de esgotamento e à baixa razão da vazão molar do vapor dividido pela vazão molar do líquido, nessa seção. / The objective of this work is to present the analysis of a segmented weir sieve tray distillation column in steady-state conditions for a 5 Tons of Refrigeration ammonia/water absorption refrigeration cycle. For a proper and correct cycle operation, the distillation column should provide ammonia at high degree of purity. Column, mass and energy balances were made using the Ponchon-Savarit method, which considers that the liquid and the vapor leaves the tray at thermodynamic equilibrium. For these conditions it was calculated as being 4 the ideal number of trays and the feeding to the column would be above the second tray. A sensibility analysis of the reflux factor indicates that it is an important project from an economical study, as from that parameter depends the initial cost of the column manufacture, or the expenses whit fuel for the cycle operation. Hydraulic considerations, pressure loss and of mass flow ratios provides the internal geometry of the column, which resulted satisfactory for the project parameters recommended, although, correlations used are more applied in petroleum, petrochemical and alcoholic industries. Tray spacing, which is a measure of the compactness of the column, and other geometric tray values, depend on the weir height. It was found optimal values between 4 mm and 8 mm. The tray geometry is also sensitive, to the vapor load and to the liquid load, at smaller degree, and it is insensible with the hole diameter. The column efficiency depends on the transport phenomena on the tray. This value fixes the tray number at the actual condition. It was calculated an efficiency of the column of 50 %. This low value depends mainly on the low value of the slope of the ammonia/water equilibrium curve below the stripping section and the low value of the molar flow vapor-liquid ratio at this section.

A técnica de perfilagem gama de colunas de destilação já está no mercado há pelo menos 30 anos. Acompanhando o desenvolvimento tecnológico mundial, a técnica e a indústria prosperaram e se difundiu, podendo ser encontrada em diversos países e sendo implementada por diversas empresas comerciais e centros de pesquisa. Todavia, apesar das melhorias na qualidade dos resultados bem como na rapidez e praticidade da tomada de dados; o conceito básico da técnica permaneceu inalterado. Este trabalho condensa como o aprendizado de 20 anos, em gamma scan e tomografia industrial, propiciou fundamentos para uma técnica inovadora, testada em laboratório e depois efetivamente aplicada em condições reais de campo, que permitiu obter resultados nunca antes obtidos numa perfilagem de coluna. / Distillation column gamma scanning has been in the market for more than 30 years. Following world\'s technology development the industry grew and spread worldwide. Nowadays gamma scanning can be found in many countries performed by commercial companies and research centers either. However, in spite of all development achieved, resulting in high quality data and easy data sampling; the technology concepts remains the same. This works condense how 20 years apprentice ship in gamma scanning and industrial tomography, rise up fundaments for an innovative technique, tested in laboratory scale and effectively applied in real field conditions; culminated in results that have never been obtained with a gamma scan.

A técnica de perfilagem gama de colunas de destilação já está no mercado há pelo menos 30 anos. Acompanhando o desenvolvimento tecnológico mundial, a técnica e a indústria prosperaram e se difundiu, podendo ser encontrada em diversos países e sendo implementada por diversas empresas comerciais e centros de pesquisa. Todavia, apesar das melhorias na qualidade dos resultados bem como na rapidez e praticidade da tomada de dados; o conceito básico da técnica permaneceu inalterado. Este trabalho condensa como o aprendizado de 20 anos, em gamma scan e tomografia industrial, propiciou fundamentos para uma técnica inovadora, testada em laboratório e depois efetivamente aplicada em condições reais de campo, que permitiu obter resultados nunca antes obtidos numa perfilagem de coluna. / Distillation column gamma scanning has been in the market for more than 30 years. Following world\'s technology development the industry grew and spread worldwide. Nowadays gamma scanning can be found in many countries performed by commercial companies and research centers either. However, in spite of all development achieved, resulting in high quality data and easy data sampling; the technology concepts remains the same. This works condense how 20 years apprentice ship in gamma scanning and industrial tomography, rise up fundaments for an innovative technique, tested in laboratory scale and effectively applied in real field conditions; culminated in results that have never been obtained with a gamma scan.

O processo de destilação do petróleo bruto é geralmente sujeito à atividade corrosiva dos equipamentos pelos ácidos, naturalmente presentes no petróleo. Este problema da corrosão pode ser atenuado pela adição de misturas de aminas neutralizantes que são inibidores da corrosão. Porém, esta adição significa um custo adicional ao processamento de petróleo. Para reduzir este custo direto da injeção de aminas o presente trabalho tem como objetivo aplicar a minimização do custo de misturas de aminas, utilizando dois diferentes métodos numéricos de otimização. Para isto foi utilizado um software desenvolvido no Laboratório Virtual de Predição de Propriedades (LVPP), onde os seguintes parâmetros operacionais são levados em consideração: temperatura de formação de sal, temperatura de orvalho do vapor d’água e pH do condensado da mistura. Esses parâmetros operacionais foram calculados e utilizados como restrições de desigualdade em otimizações com os métodos de Nelder-Mead (NM) e enxame de partículas (PSO). A escolha desses dois métodos numéricos foi devido a apresentarem características diferentes de busca do ótimo da função objetivo. O método NM apresenta caráter de busca local e o método PSO caráter de busca global. Assim, as duas restrições de desigualdade de otimização aplicadas foram: 1) o pH do condensado da mistura deve ser maior ou igual ao valor ótimo de 6,5; 2) a temperatura de formação de sal deve ser menor que temperatura do ponto de orvalho do vapor d’água. Quatro diferentes casos foram estudados, com estimativas iniciais das misturas escolhidas para satisfazer os itens 1) e 2). Os parâmetros operacionais calculados para as misturas de aminas apresentaram valores de pH abaixo dos valores considerados aceitáveis. Isso exigiu a implementação de uma condição de pH que aumentasse seu valor até a condição satisfatória, conforme restrição 1). A outra condição referente a restrição 2) foi satisfeita no cálculo das misturas para todos os casos estudados, exceto para o caso 2, de modo que a água na fase líquida arraste os sais potencialmente formados. Caso essa condição não fosse cumprida ocorreria a precipitação desses sais incrustando à superfície interna das tubulações e equipamentos, ocasionando um ataque corrosivo. As otimizações dos custos das misturas foram calculadas utilizando-se os próprios dados das misturas, com as condições dos itens 1) e 2) satisfeitas, como estimativa inicial. Para todos casos estudados, o método PSO foi capaz de obter resultados com custos menores que a metade do valor obtido com o método NM. / Crude distillation equipment is usually subject to the corrosive activity of acids. This problem can be mitigated by the addition of amines. With the addition of amines to this process a cost is generated, therefore to reduce this cost of neutralizing the amines the present work applies two different optimization methods, Nelder-Mead (NM) and Particle Swarm Optimization (PSO). This was accomplished using an in house software, developed in the Virtual Laboratory of Property Prediction (LVPP), where the following operating conditions are taken into account: salt formation temperature, condensation temperature of the water and pH of the condensate of the mixture. The operational parameters were calculated and used as inequality constraints in optimizations with both Nelder-Mead (NM) and a particle swarm optimization (PSO) methods. Two inequality constraints were considered: 1) The condensate pH of the mixture should be higher or equal than 6.5; 2) The salt temperature should be less than the dew temperature of water vapor. Four different cases were studied, throught estimates initials of the mixtures to satisfy items 1) and 2). It has been found that the operating parameters calculated for several amine mixtures produced pH values below the one considered optimal. This required the implementation of a pH condition that would increase its value up to the condition satisfactory, in accordance with restriction 1). The other condition concerning restriction 2) was satisfied in the calculation of the mixtures for all studied cases, except to case 2, through which the water in the liquid phase entrains the salts formed. If this condition were not met, the precipitation of salts would occur on the internal surface of pipes and equipments, causing a corrosive attack. The cost optimizations of the amine mixtures were calculated using their own data, with the constraints of items 1) and 2) satisfied by an initial estimate. Of all the cases studied, the PSO method obtained results with costs lower than half values obtained with the NM method.

O processo de destilação do petróleo bruto é geralmente sujeito à atividade corrosiva dos equipamentos pelos ácidos, naturalmente presentes no petróleo. Este problema da corrosão pode ser atenuado pela adição de misturas de aminas neutralizantes que são inibidores da corrosão. Porém, esta adição significa um custo adicional ao processamento de petróleo. Para reduzir este custo direto da injeção de aminas o presente trabalho tem como objetivo aplicar a minimização do custo de misturas de aminas, utilizando dois diferentes métodos numéricos de otimização. Para isto foi utilizado um software desenvolvido no Laboratório Virtual de Predição de Propriedades (LVPP), onde os seguintes parâmetros operacionais são levados em consideração: temperatura de formação de sal, temperatura de orvalho do vapor d’água e pH do condensado da mistura. Esses parâmetros operacionais foram calculados e utilizados como restrições de desigualdade em otimizações com os métodos de Nelder-Mead (NM) e enxame de partículas (PSO). A escolha desses dois métodos numéricos foi devido a apresentarem características diferentes de busca do ótimo da função objetivo. O método NM apresenta caráter de busca local e o método PSO caráter de busca global. Assim, as duas restrições de desigualdade de otimização aplicadas foram: 1) o pH do condensado da mistura deve ser maior ou igual ao valor ótimo de 6,5; 2) a temperatura de formação de sal deve ser menor que temperatura do ponto de orvalho do vapor d’água. Quatro diferentes casos foram estudados, com estimativas iniciais das misturas escolhidas para satisfazer os itens 1) e 2). Os parâmetros operacionais calculados para as misturas de aminas apresentaram valores de pH abaixo dos valores considerados aceitáveis. Isso exigiu a implementação de uma condição de pH que aumentasse seu valor até a condição satisfatória, conforme restrição 1). A outra condição referente a restrição 2) foi satisfeita no cálculo das misturas para todos os casos estudados, exceto para o caso 2, de modo que a água na fase líquida arraste os sais potencialmente formados. Caso essa condição não fosse cumprida ocorreria a precipitação desses sais incrustando à superfície interna das tubulações e equipamentos, ocasionando um ataque corrosivo. As otimizações dos custos das misturas foram calculadas utilizando-se os próprios dados das misturas, com as condições dos itens 1) e 2) satisfeitas, como estimativa inicial. Para todos casos estudados, o método PSO foi capaz de obter resultados com custos menores que a metade do valor obtido com o método NM. / Crude distillation equipment is usually subject to the corrosive activity of acids. This problem can be mitigated by the addition of amines. With the addition of amines to this process a cost is generated, therefore to reduce this cost of neutralizing the amines the present work applies two different optimization methods, Nelder-Mead (NM) and Particle Swarm Optimization (PSO). This was accomplished using an in house software, developed in the Virtual Laboratory of Property Prediction (LVPP), where the following operating conditions are taken into account: salt formation temperature, condensation temperature of the water and pH of the condensate of the mixture. The operational parameters were calculated and used as inequality constraints in optimizations with both Nelder-Mead (NM) and a particle swarm optimization (PSO) methods. Two inequality constraints were considered: 1) The condensate pH of the mixture should be higher or equal than 6.5; 2) The salt temperature should be less than the dew temperature of water vapor. Four different cases were studied, throught estimates initials of the mixtures to satisfy items 1) and 2). It has been found that the operating parameters calculated for several amine mixtures produced pH values below the one considered optimal. This required the implementation of a pH condition that would increase its value up to the condition satisfactory, in accordance with restriction 1). The other condition concerning restriction 2) was satisfied in the calculation of the mixtures for all studied cases, except to case 2, through which the water in the liquid phase entrains the salts formed. If this condition were not met, the precipitation of salts would occur on the internal surface of pipes and equipments, causing a corrosive attack. The cost optimizations of the amine mixtures were calculated using their own data, with the constraints of items 1) and 2) satisfied by an initial estimate. Of all the cases studied, the PSO method obtained results with costs lower than half values obtained with the NM method.

Na busca pelo aumento da rentabilidade dos processos, muitas indústrias têm procurado a melhoria contínua de seus sistemas de controle. Esta dissertação trata da aplicação de técnicas de controle avançado em uma Unidade Recuperadora de Propano, sendo motivada por fatores vinculados a benefícios econômicos, tais como: aprimoramento do controle de qualidade, economia de energia, minimização do custo variável e maximização da produtividade. O desenvolvimento da estrutura de controle associado ao desempenho ótimo dessa unidade e a utilização de soluções simples, com técnicas de controle avançado adequadas ao desempenho desejado para o processo em questão são objetos de estudo dessa dissertação. Inicialmente se fez uso das técnicas clássicas da literatura para re-avaliar a estrutura da camada de controle regulatória, neste caso a escolha do emparelhamento mais adequado entre as entradas e saídas. Após foram utilizadas as técnicas de identificação de modelos dinâmicos de processo para obter a inferência da composição do contaminante no propano recuperado da unidade. Realizou-se também um estudo comparativo entre os modelos obtidos pela técnica MLR (Multiple Linear Regression) adaptada para obtenção de modelos dinâmicos e o modelo construído a partir do software Pavilion8, baseado no método auto-regressivo ARX (Autoregressive with eXogenous inputs). A viabilidade e ganhos potenciais são verificados através da implementação da nova estrutura de controle regulatório, do analisador virtual e do controlador na planta industrial. Baseado nesta implementação, estima-se poder reduzir as perdas de propano em cerca de 2% do custo variável total de propano da planta e o consumo energético por carga processada em 2,3 %. Este resultado ilustra em termos práticos o sucesso da estratégia proposta e implementada. / In order to increase the profitability of processes, many industries have sought to continuously improve their control systems. This paper discusses the application of advanced control techniques in a Propane Recovery Unit, being motivated by factors linked to economic benefits such as improved quality control, energy saving, cost variable savings and maximizing productivity. In this dissertation the development of the control structure associated with the optimal performance of this unit and the use of simple solutions, with advanced control techniques appropriate to the desired performance for the process are studied. Initially, classical techniques were used to re-evaluate the structure of the regulatory control layer, that is the most appropriate choice of the pairing between the inputs and outputs. After that, techniques were used to identify dynamic process models able to infer the contaminant in the Propane Recovered Unit. It was also a compared the models obtained by the technique MLR (Multiple Linear Regression) adapted to obtain dynamic models and the model built from the Pavilion8 software based on the method autoregressive ARX (Autoregressive with Exogenous inputs). The feasibility and potential gains are verified by implementing the new structure of regulatory control, the virtual analyzer and controller in the plant. Based on this implementation, it is estimated propane reduce losses of 2% of the variable cost of the plant of propane and steam consumption by 2.3% in processed production. This result illustrates in practical terms the success of the strategy proposed and implemented.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270115.pdf: 721008 bytes, checksum: ca97f74681cd607644d4f77a7043978f (MD5) / O controle preditivo, desde que passou a ser utilizado na industria, vem se mostrando uma importante tecnica de controle avan¸cado para processos, onde algumas caracteristicas como a capacidade de tratar restriçoes e utilizaçao de algoritmos que encontram solucoes otimas definem a grande vantagem de sua utilizacao. Na industria petroquimica ja existem diversas aplicacoes do controle preditivo, porem, devido a necessidade de troca de informaçoes com o processo, as vezes se torna inviavel devido ao esparsamento geografico dos elementos da planta. Uma alternativa e a utilizacao de controles distribuidos, que sao implementados localmente e trabalham em conjunto para que o desempenho final do controle seja igual ou ate mesmo superior ao controle preditivo centralizado. Este trabalho propoe uma estrutura de controle preditivo distribuido, baseado no modelo de espaco de estados, para ser utilizada em redes dinamicas lineares onde restricoes de saida e entrada de controle sao consideradas na formulacao. Metodos de ponto-interior sao utilizados para garantir que as solucoes produzidas por agentes de controle distribuidos consigam convergir para a solucao otima global do problema de controle do processo. Utilizando um modelo de coluna de destilacao e de uma rede de trafego urbano, o problema de regulacao e estabelecido e a abordagem distribuida e aplicada. Atraves de comparacoes com outras configuracoes centralizadas de controle alguns resultados teoricos e numericos sao obtidos. / Model predictive control, since its first use in industry, has proven to be an effective technique for advanced control. Its advantages stem from the capacity to handle constraints in a systematic way and the use of optimization algorithms that can find optimal solutions. Although many applications are found in the petrochemical industry, sometimes standart MPC become impractical due to the communications between the control center and the sensors, that are geographically scattered over the plant. An alternative is the use of distributed controls, which are locally implemented and work together so that the end performance is comparable to the centralized predictive control. This work proposes a distributed predictive control structure, based on the state-space model, to be used in linear dynamic networks where constraints on output and control-input are considered in the formulation. Interior-point methods are used to guarantee that the solutions produced by the agents in the distributed control can reach the global optimal solution of the control problem. Using a model of a distillation column and of an urban traffic network, the regulation problem is established and the distributed approach is applied. Through comparisons with other centralized control schemes some theoretical and numerical results are obtained.