Atualmente, restrições ambientais impostas à industria de refino de petróleo estão fazendo com que se procure otimizar os seus processos. Uma das maneiras de se alcançar este objetivo é através da melhoria dos métodos analíticos de caracterização e dos métodos de representação, cuja finalidade é permitir maior precisão na simulação. O método mais comum de representação através de pseudocomponentes, apresenta algumas desvantagens, as quais não permitem precisão adequada em determinadas situações. Uma nova metodologia apresentada neste trabalho, que permite superar essas desvantagens foi aplicada em um exemplo de flash de petróleo. Esta metodologia envolve varias etapas: a implementação dos algoritmos necessários à representação das composições da mistura por funções de distribuição contínua e sua aproximação por funções wavelets, e a simplificação do modelo flash com a discretização \"Wavelet-Galerkin\" e sua resolução através de um enfoque multi-malha adaptativo. Neste contexo, na primeira etapa da tese foram apresentados diferentes aspectos relacionados ao processo complexo de caracterização de petróleos, que consideram sua importância tanto econômica quanto tecnológica. Mostraram-se também, o uso de ferramentas matemáticas e suas vantagens para resolver os problemas complexos em diversas áreas científicas. Na segunda etapa foi desenvolvida a metodologia proposta. Para tanto, os algoritmos foram construídos na linguagem de programação de Matlab. Em seguida, duas simulações do modelo flash permitiram avaliar sua precisão e sua eficiência. A primeira foi realizada sem a implementação de seleção de malhas adaptativamente, enquanto que a segunda foi realizada utilizando dita implementação, a qual permitiu construir quatro casos e analisar os resultados dos mesmos. Finalmente, com o objetivo de avaliar seu potencial de utilização em um ambiente de simulação, estes resultados foram comparados com uma terceira simulação, utilizando o simulador HYSYS, o qual se baseia na representação de pseudocomponentes. / Current environmental constraints to the refining industry make process optimization a necessary task. It can be achieved by improving the analysis methods applied to oil characterization and the representation methods, in order to improve simulation accuracy. The most common method of representation based on pseudocomponents presents some disadvantages, which do not enable a detailed accuracy in some situations. In this work a new methodology is proposed to surpass these disadvantages, and applied to oil flash as an example. The proposed methodology involves the representation of the mixture compositions by continuous distribution functions, which are approximated by wavelet functions, and the simplification of the flash model by the \"Wavelet-Galerkin\" discretization which are solved by multigrid adaptive approach. In this contex, in the first part of this work different aspects related to the complex process of petroleum characterization are discussed, considering their economical and technological importance. Besides, the utility of mathematical tools, and their advantages to solve complex problems in different scientific fields, are presented. In the second part, the proposed methodology is developed. All algorithms are built with MatLab programming languages. Two simulations of the model of flash process enabled to evaluate the precision and the efficiency of the methodology. The first simulation was developed without the implementation of an adaptability selection grid. The second was carried out with this implementation, which enabled to build four cases and analyze their results. Finally, with the objective of evaluating its potential of utilization in a simulation environment, the results were compared with a third simulation, using the simulator HYSYS, which itself is based on the representation of pseudo-components.

Atualmente, restrições ambientais impostas à industria de refino de petróleo estão fazendo com que se procure otimizar os seus processos. Uma das maneiras de se alcançar este objetivo é através da melhoria dos métodos analíticos de caracterização e dos métodos de representação, cuja finalidade é permitir maior precisão na simulação. O método mais comum de representação através de pseudocomponentes, apresenta algumas desvantagens, as quais não permitem precisão adequada em determinadas situações. Uma nova metodologia apresentada neste trabalho, que permite superar essas desvantagens foi aplicada em um exemplo de flash de petróleo. Esta metodologia envolve varias etapas: a implementação dos algoritmos necessários à representação das composições da mistura por funções de distribuição contínua e sua aproximação por funções wavelets, e a simplificação do modelo flash com a discretização \"Wavelet-Galerkin\" e sua resolução através de um enfoque multi-malha adaptativo. Neste contexo, na primeira etapa da tese foram apresentados diferentes aspectos relacionados ao processo complexo de caracterização de petróleos, que consideram sua importância tanto econômica quanto tecnológica. Mostraram-se também, o uso de ferramentas matemáticas e suas vantagens para resolver os problemas complexos em diversas áreas científicas. Na segunda etapa foi desenvolvida a metodologia proposta. Para tanto, os algoritmos foram construídos na linguagem de programação de Matlab. Em seguida, duas simulações do modelo flash permitiram avaliar sua precisão e sua eficiência. A primeira foi realizada sem a implementação de seleção de malhas adaptativamente, enquanto que a segunda foi realizada utilizando dita implementação, a qual permitiu construir quatro casos e analisar os resultados dos mesmos. Finalmente, com o objetivo de avaliar seu potencial de utilização em um ambiente de simulação, estes resultados foram comparados com uma terceira simulação, utilizando o simulador HYSYS, o qual se baseia na representação de pseudocomponentes. / Current environmental constraints to the refining industry make process optimization a necessary task. It can be achieved by improving the analysis methods applied to oil characterization and the representation methods, in order to improve simulation accuracy. The most common method of representation based on pseudocomponents presents some disadvantages, which do not enable a detailed accuracy in some situations. In this work a new methodology is proposed to surpass these disadvantages, and applied to oil flash as an example. The proposed methodology involves the representation of the mixture compositions by continuous distribution functions, which are approximated by wavelet functions, and the simplification of the flash model by the \"Wavelet-Galerkin\" discretization which are solved by multigrid adaptive approach. In this contex, in the first part of this work different aspects related to the complex process of petroleum characterization are discussed, considering their economical and technological importance. Besides, the utility of mathematical tools, and their advantages to solve complex problems in different scientific fields, are presented. In the second part, the proposed methodology is developed. All algorithms are built with MatLab programming languages. Two simulations of the model of flash process enabled to evaluate the precision and the efficiency of the methodology. The first simulation was developed without the implementation of an adaptability selection grid. The second was carried out with this implementation, which enabled to build four cases and analyze their results. Finally, with the objective of evaluating its potential of utilization in a simulation environment, the results were compared with a third simulation, using the simulator HYSYS, which itself is based on the representation of pseudo-components.

Neste trabalho são apresentados dois modelos para o ensaio de destilação ASTM D-86, desenvolvidos no simulador EMSO e validados por dados experimentais de frações de petróleo disponíveis na literatura. Estes modelos apresentam índice algébrico-diferencial igual a um, diferentemente do primeiro modelo proposto na literatura que apresentava índice algébrico-diferencial igual a 2, o qual não possibilitava ser resolvido pelos simuladores atuais. As predições obtidas com os modelos propostos geraram resultados com desvio médio em torno de 0,6 % em relação aos dados experimentais da literatura. Em seguida, foi estudado o método proposto para determinação de mistura substituta de componentes reais e foram propostas algumas alterações. Esta metodologia pode ser dividida em duas etapas consecutivas. A primeira etapa determina um conjunto de componentes reais e a segunda calcula a composição da mistura substituta de componentes reais de modo a caracterizar misturas complexas de composição desconhecida, como frações de petróleo, substituindo o conceito de pseudo-componentes. Para isso, o algoritmo se baseia em dados experimentais tais como a curva PEV, o °API, a massa molar média da mistura e outras propriedades globais disponíveis. Foram obtidos resultados que se mostraram satisfatórios. Para finalizar este trabalho, foi proposto um novo método para determinação da mistura substituta que utiliza a primeira etapa do algoritmo de determinação de mistura substituta e modificado por este trabalho. Em seguida, é realizada uma estimação dinâmica de parâmetros de condição inicial utilizando um dos modelos desenvolvidos neste trabalho para o ensaio de destilação ASTM D-86. A estimação é baseada principalmente na curva experimental da destilação ASTM D-86 e na densidade à 60°F (ou °API). Os resultados desta nova metodologia foram comparados com outros métodos de determinação de mistura substituta e constatou-se uma melhora na aproximação das suas propriedades quando comparadas com a mistura original de composição desconhecida. / This work presents two models for the assay of distillation ASTM D-86, developed in the EMSO Simulator and validated using experimental data of petroleum fractions available in the literature. These models showed differential-algebraic index equal to one, differently from the first model proposed in the literature that showed differential-algebraic index equal to two. Problems with an index higher than one are usually impossible to solve by modern simulators. The predictions obtained with the proposed models generated results with average deviation of about 0,6% in relation to those in the literature. After this, a method proposed in the literature to determinate the substitute mixture of real compounds for petroleum fractions was studied and slightly modified. This methodology can be divided in the two following steps. The first one determines a group of real components and the second one calculates the composition of the substitute mixture of the real components in order to characterize a complex mixture of unknown composition, as petroleum fractions. This methodology aims at replace the pseudo-components concept. To make this, the algorithm is based in experimental data as the TBP curve, the °API, the average molar mass of the mixture and others global properties available. The obtained results showed to be suitable. Finally, this work proposes a new method to determine the substitute mixture that uses the first step of the algorithm of determination of substitute mixture and modified in this work. Next, it was used a dynamic estimation of parameters in initial conditions using one of the models proposed in this work for the distillation assay ASTM D-86. The estimation is mainly based on distillation experimental curve ASTM D-86 and the density at 60°F (or °API). The results of this new methodology were com pared to other methods of determination of substitute mixture and it was found an evolution in the similarity of its properties when compared to the original mixture with unknown composition.

Neste trabalho são apresentados dois modelos para o ensaio de destilação ASTM D-86, desenvolvidos no simulador EMSO e validados por dados experimentais de frações de petróleo disponíveis na literatura. Estes modelos apresentam índice algébrico-diferencial igual a um, diferentemente do primeiro modelo proposto na literatura que apresentava índice algébrico-diferencial igual a 2, o qual não possibilitava ser resolvido pelos simuladores atuais. As predições obtidas com os modelos propostos geraram resultados com desvio médio em torno de 0,6 % em relação aos dados experimentais da literatura. Em seguida, foi estudado o método proposto para determinação de mistura substituta de componentes reais e foram propostas algumas alterações. Esta metodologia pode ser dividida em duas etapas consecutivas. A primeira etapa determina um conjunto de componentes reais e a segunda calcula a composição da mistura substituta de componentes reais de modo a caracterizar misturas complexas de composição desconhecida, como frações de petróleo, substituindo o conceito de pseudo-componentes. Para isso, o algoritmo se baseia em dados experimentais tais como a curva PEV, o °API, a massa molar média da mistura e outras propriedades globais disponíveis. Foram obtidos resultados que se mostraram satisfatórios. Para finalizar este trabalho, foi proposto um novo método para determinação da mistura substituta que utiliza a primeira etapa do algoritmo de determinação de mistura substituta e modificado por este trabalho. Em seguida, é realizada uma estimação dinâmica de parâmetros de condição inicial utilizando um dos modelos desenvolvidos neste trabalho para o ensaio de destilação ASTM D-86. A estimação é baseada principalmente na curva experimental da destilação ASTM D-86 e na densidade à 60°F (ou °API). Os resultados desta nova metodologia foram comparados com outros métodos de determinação de mistura substituta e constatou-se uma melhora na aproximação das suas propriedades quando comparadas com a mistura original de composição desconhecida. / This work presents two models for the assay of distillation ASTM D-86, developed in the EMSO Simulator and validated using experimental data of petroleum fractions available in the literature. These models showed differential-algebraic index equal to one, differently from the first model proposed in the literature that showed differential-algebraic index equal to two. Problems with an index higher than one are usually impossible to solve by modern simulators. The predictions obtained with the proposed models generated results with average deviation of about 0,6% in relation to those in the literature. After this, a method proposed in the literature to determinate the substitute mixture of real compounds for petroleum fractions was studied and slightly modified. This methodology can be divided in the two following steps. The first one determines a group of real components and the second one calculates the composition of the substitute mixture of the real components in order to characterize a complex mixture of unknown composition, as petroleum fractions. This methodology aims at replace the pseudo-components concept. To make this, the algorithm is based in experimental data as the TBP curve, the °API, the average molar mass of the mixture and others global properties available. The obtained results showed to be suitable. Finally, this work proposes a new method to determine the substitute mixture that uses the first step of the algorithm of determination of substitute mixture and modified in this work. Next, it was used a dynamic estimation of parameters in initial conditions using one of the models proposed in this work for the distillation assay ASTM D-86. The estimation is mainly based on distillation experimental curve ASTM D-86 and the density at 60°F (or °API). The results of this new methodology were com pared to other methods of determination of substitute mixture and it was found an evolution in the similarity of its properties when compared to the original mixture with unknown composition.

Neste trabalho são apresentados dois modelos para o ensaio de destilação ASTM D-86, desenvolvidos no simulador EMSO e validados por dados experimentais de frações de petróleo disponíveis na literatura. Estes modelos apresentam índice algébrico-diferencial igual a um, diferentemente do primeiro modelo proposto na literatura que apresentava índice algébrico-diferencial igual a 2, o qual não possibilitava ser resolvido pelos simuladores atuais. As predições obtidas com os modelos propostos geraram resultados com desvio médio em torno de 0,6 % em relação aos dados experimentais da literatura. Em seguida, foi estudado o método proposto para determinação de mistura substituta de componentes reais e foram propostas algumas alterações. Esta metodologia pode ser dividida em duas etapas consecutivas. A primeira etapa determina um conjunto de componentes reais e a segunda calcula a composição da mistura substituta de componentes reais de modo a caracterizar misturas complexas de composição desconhecida, como frações de petróleo, substituindo o conceito de pseudo-componentes. Para isso, o algoritmo se baseia em dados experimentais tais como a curva PEV, o °API, a massa molar média da mistura e outras propriedades globais disponíveis. Foram obtidos resultados que se mostraram satisfatórios. Para finalizar este trabalho, foi proposto um novo método para determinação da mistura substituta que utiliza a primeira etapa do algoritmo de determinação de mistura substituta e modificado por este trabalho. Em seguida, é realizada uma estimação dinâmica de parâmetros de condição inicial utilizando um dos modelos desenvolvidos neste trabalho para o ensaio de destilação ASTM D-86. A estimação é baseada principalmente na curva experimental da destilação ASTM D-86 e na densidade à 60°F (ou °API). Os resultados desta nova metodologia foram comparados com outros métodos de determinação de mistura substituta e constatou-se uma melhora na aproximação das suas propriedades quando comparadas com a mistura original de composição desconhecida. / This work presents two models for the assay of distillation ASTM D-86, developed in the EMSO Simulator and validated using experimental data of petroleum fractions available in the literature. These models showed differential-algebraic index equal to one, differently from the first model proposed in the literature that showed differential-algebraic index equal to two. Problems with an index higher than one are usually impossible to solve by modern simulators. The predictions obtained with the proposed models generated results with average deviation of about 0,6% in relation to those in the literature. After this, a method proposed in the literature to determinate the substitute mixture of real compounds for petroleum fractions was studied and slightly modified. This methodology can be divided in the two following steps. The first one determines a group of real components and the second one calculates the composition of the substitute mixture of the real components in order to characterize a complex mixture of unknown composition, as petroleum fractions. This methodology aims at replace the pseudo-components concept. To make this, the algorithm is based in experimental data as the TBP curve, the °API, the average molar mass of the mixture and others global properties available. The obtained results showed to be suitable. Finally, this work proposes a new method to determine the substitute mixture that uses the first step of the algorithm of determination of substitute mixture and modified in this work. Next, it was used a dynamic estimation of parameters in initial conditions using one of the models proposed in this work for the distillation assay ASTM D-86. The estimation is mainly based on distillation experimental curve ASTM D-86 and the density at 60°F (or °API). The results of this new methodology were com pared to other methods of determination of substitute mixture and it was found an evolution in the similarity of its properties when compared to the original mixture with unknown composition.