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Modelagem e inferência composicional de uma coluna de destilação de uma unidade de coqueamento retardadoGlauco De Melo, Rony 31 January 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010 / Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis / Hoje em dia há uma tendência global de refino de óleos pesados e tecnologias
capazes de converter esses óleos em frações mais leves e com um maior valor
agregado tornam-se indispensáveis. Este fato tem evidenciado os processos
térmicos, como o coqueamento retardado. Uma unidade de coqueamento é
geralmente composta de por três equipamentos fundamentais: a torre fracionadora,
o forno de coqueamento e no mínimo dois tambores de coqueamento que trabalham
em alternância devido à remoção dos sólidos produzidos no processo. A torre
fracionadora tem como objetivo principal o fracionamento dos efluentes oriundos dos
tambores de coque e da corrente de alimentação que pode ser oriunda das torres a
vácuo ou atmosférica, da integração energética de diversas correntes do processo,
bem como do amortecimento dos distúrbios gerados quando há o switch entre os
tambores que mantém a coluna sobre os valores desejados. Para simulação
dinâmica da torre fracionadora partiu-se do modelo, em estado estacionário,
desenvolvido por KAES em ambiente Hysys® utilizando a abordagem por
pseudocomponentes para representação composicional de todas as correntes. O
modelo adaptado foi utilizado para gerar dois diferentes bancos de dados para o
treinamento de redes neurais, as quais foram utilizadas para inferenciar a
composição dos gasóleos de coque leve e pesado. Para construção do estimador
neural, em ambiente Matlab®, foi realizada uma análise de sensibilidade utilizando a
decomposição em valores singulares (SVD) a fim de se selecionar as melhores
variáveis como entradas para o modelo. Na definição da topologia da rede neural,
fez-se uso de um software de busca de topologia, AV Analisador Virtual, para
determinar a melhor topologia possível baseando-se em dois diferentes parâmetros
de escolha, o primeiro com base no erro, e o segundo com base no erro e no
número de neurônios. Avaliaram-se as redes para ambos os bancos de dados
gerados escolhendo-se as melhores redes através do erro médio quadrático. As
composições estimadas foram utilizadas na elaboração de um controle inferencial e
comparados a estruturas de controle baseadas na temperatura de topo e num prato
escolhido
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Desenvolvimento de modelo matemático e simulação do forno de uma unidade de coqueamento retardadoRosal, André a Carneiro Galindo 31 January 2013 (has links)
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Previous issue date: 2013 / ANP; FINEP; PRH 28 / Atualmente, a indústria brasileira de Petróleo e Gás vem investindo em processos de
refino capazes de converter frações pesadas de petróleo em derivados mais leves e
rentáveis, devido às alterações no perfil de demanda de derivados e a produção
crescente de óleos pesados, reforçando-se ainda mais tal necessidade de investimento
com a descoberta de novas reservas desse tipo de óleo. Dessa forma, tecnologias para
processamento de frações residuais de petróleo mostram-se fundamentais para a
sobrevivência das refinarias. A unidade de coqueamento retardado é responsável por
converter as frações pesadas do petróleo em produtos de maior valor agregado,
especialmente, em diesel. Nas refinarias brasileiras, este processo vem ganhando
destaque, devido à flexibilidade em processar diferentes tipos de carga com menor
investimento do que os outros processos de conversão. O presente trabalho teve como
objetivo a elaboração de um modelo matemático do forno de coqueamento utilizando-se
os modelos cinéticos de Singh e de Sugaya com adaptações, na caracterização da carga
de alimentação por pseudocomponentes e lumps, e modelos para o forno, baseados nas
equações de balanço de massa e energia desenvolvidas para um reator do tipo PFR
(Plug Flow Reactor) pseudohomogêneo. Além dos cálculos de propriedades e o uso de
correlações empíricas para determinação do hold-up, perda de carga e equilíbrio
termodinâmico do processo. O estudo de sensibilidade paramétrica do modelo foi
realizado, visando à determinação das principais variáveis e parâmetros que possuem
maior influência no modelo, frente a diferentes perturbações do processo. O modelo
matemático desenvolvido para os dois modelos cinéticos mostra uma concordância
muito significativa quando comparado aos valores das principais variáveis de processo,
podendo ser usado como uma ferramenta adequada para prever a distribuição dos
produtos obtidos no coqueamento retardado. Esse modelo tem como principal vantagem
à demanda de menos parâmetros cinéticos e, consequentemente, de menos experimentos
para adaptação da modelagem cinética a diferentes tipos de carga.
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Modelagem matemática do processo industrial de coqueamento retardado. / Mathematical modeling of the industrial process of delayed coking.Borges, Cláudio Neves 07 March 2016 (has links)
A unidade de coqueamento retardado é um processo térmico de conversão, utilizado pelas refinarias, para converter cargas residuais em produtos de baixo peso molecular e com alto valor agregado (gases, nafta e gasóleo) e coque verde de petróleo. Um pequeno aumento no rendimento líquido da unidade de coqueamento retardado proporciona benefícios económicos consideráveis, especialmente no destilado líquido. A concorrência no mercado, as restrições sobre as especificações do produto e gargalos operacionais exigem um melhor planejamento da produção. Portanto, o desenvolvimento de novas estratégias e modelos matemáticos, focados em melhores condições de operação do processo industrial e formulações de produtos, é essencial para alcançar melhores rendimentos e um acompanhamento mais preciso da qualidade do produto. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de modelo matemático do conjunto forno-reator do processo de coqueamento, a partir de informações obtidas em uma planta industrial. O modelo proposto é baseado na caracterização da carga e dos produtos em pseudocomponentes, modelos cinéticos de grupos e condições de equilíbrio liquido-vapor. Além disso, são discutidos os principais desafios para o desenvolver o modelo matemático do forno e do reator, bem como a caracterização rigorosa do resíduo de vácuo e dos produtos para determinar os parâmetros que afetam a morfologia do coque e a zona de reação no interior do reator de coque. / The delayed coke unit is a thermal conversion process, used by the crude oil refineries, to convert residual feedstocks into products of low molecular weight and high aggregated value (gases, naphtha and gasoil) and green coke. A small increase in the net yield in the delayed coke unit results in considerable economic benefits, particularly in the liquid distillates. The market competition, the restrictions on the product specifications and the operational bottlenecks require a better production planning. Therefore, the development of new strategies and mathematical models, focused in better industrial process operating conditions and product formulations, is essential to achieve better yields and a more precise product quality monitoring. The objective of this work is the development of a furnace-reactor mathematical model of the delayed coke process based on industrial plant information. The proposed model is based on the feed and product characterization as pseudo components, group kinetical models and liquid-vapor equilibrium. Furthermore, the main challenges to develop the furnace and reactor mathematical model are discussed, as well as the vacuum residual and the coke unit products rigorous characterization to determine the parameters that impact the coke morphology and the reaction zone inside the coke reactor.
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Modelagem matemática do processo industrial de coqueamento retardado. / Mathematical modeling of the industrial process of delayed coking.Cláudio Neves Borges 07 March 2016 (has links)
A unidade de coqueamento retardado é um processo térmico de conversão, utilizado pelas refinarias, para converter cargas residuais em produtos de baixo peso molecular e com alto valor agregado (gases, nafta e gasóleo) e coque verde de petróleo. Um pequeno aumento no rendimento líquido da unidade de coqueamento retardado proporciona benefícios económicos consideráveis, especialmente no destilado líquido. A concorrência no mercado, as restrições sobre as especificações do produto e gargalos operacionais exigem um melhor planejamento da produção. Portanto, o desenvolvimento de novas estratégias e modelos matemáticos, focados em melhores condições de operação do processo industrial e formulações de produtos, é essencial para alcançar melhores rendimentos e um acompanhamento mais preciso da qualidade do produto. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de modelo matemático do conjunto forno-reator do processo de coqueamento, a partir de informações obtidas em uma planta industrial. O modelo proposto é baseado na caracterização da carga e dos produtos em pseudocomponentes, modelos cinéticos de grupos e condições de equilíbrio liquido-vapor. Além disso, são discutidos os principais desafios para o desenvolver o modelo matemático do forno e do reator, bem como a caracterização rigorosa do resíduo de vácuo e dos produtos para determinar os parâmetros que afetam a morfologia do coque e a zona de reação no interior do reator de coque. / The delayed coke unit is a thermal conversion process, used by the crude oil refineries, to convert residual feedstocks into products of low molecular weight and high aggregated value (gases, naphtha and gasoil) and green coke. A small increase in the net yield in the delayed coke unit results in considerable economic benefits, particularly in the liquid distillates. The market competition, the restrictions on the product specifications and the operational bottlenecks require a better production planning. Therefore, the development of new strategies and mathematical models, focused in better industrial process operating conditions and product formulations, is essential to achieve better yields and a more precise product quality monitoring. The objective of this work is the development of a furnace-reactor mathematical model of the delayed coke process based on industrial plant information. The proposed model is based on the feed and product characterization as pseudo components, group kinetical models and liquid-vapor equilibrium. Furthermore, the main challenges to develop the furnace and reactor mathematical model are discussed, as well as the vacuum residual and the coke unit products rigorous characterization to determine the parameters that impact the coke morphology and the reaction zone inside the coke reactor.
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[pt] MINERANDO O PROCESSO DE UM COQUEAMENTO RETARDADO ATRAVÉS DE AGRUPAMENTO DE ESTADOS / [en] MINING THE PROCESS OF A DELAYED COKER USING CLUSTERED STATESRAFAEL AUGUSTO GASETA FRANCA 25 November 2021 (has links)
[pt] Procedimentos e processos são essenciais para garantir a qualidade de
qualquer operação. Porém, o processo realizado na prática nem sempre está
de acordo com o processo idealizado. Além disso, uma análise mais refinada
de gargalos e inconsistências só é possível a partir do registro de eventos do
processo (log). Mineração de processos (process mining) é uma área que reúne
um conjunto de métodos para reconstruir, monitorar e aprimorar um processo a
partir de seu registro de eventos. Mas, ao aplicar as soluções já existentes no log
de uma unidade de coqueamento retardado, os resultados foram insatisfatórios.
O núcleo do problema está na forma como o log está estruturado, carecendo
de uma identificação de casos, essencial para a mineração do processo. Para
contornar esse problema, aplicamos agrupamento hierárquico aglomerativo no
log, separando as válvulas em grupos que exercem uma função na operação.
Desenvolvemos uma ferramenta (PLANTSTATE) para avaliar a qualidade desses
grupos no contexto da planta e ajustar conforme a necessidade do domínio.
Identificando os momentos de ativação desses grupos no log chegamos a uma
estrutura de sequência e paralelismo entre os grupos. Finalmente, propomos
um modelo capaz de representar as relações entre os grupos, resultando em
um processo que representa a operações em uma unidade de coqueamento
retardado. / [en] Procedures and processes are essential to guarantee the quality of any
operation. However, processes carried out in the real world are not always in
accordance with the imagined process. Furthermore, a more refined analysis
of obstacles and inconsistencies is only possible from the process events record
(log). Process mining is an area that brings together a set of methods to
rebuild, monitor and improve processes from their log. Nevertheless, when
applying existing solutions to the log of a delayed coker unit, the results
were unsatisfactory. The core of the problem is how the log is structured,
lacking a case identification, essential for process mining. To deal with this
issue, we apply agglomerative hierarchical clustering in the log, separating
the valves into groups that perform a task in an operation. We developed a
tool (PLANTSTATE) to assess the quality of these groups in the context of
the plant and to adjust in accord to the needs of the domain. By identifying
the moments of activation of these groups in the log we arrive at a structure
of sequence and parallelism between the groups. Finally, we propose a model
capable of representing the relationships between groups, resulting in a process
that represents the operations in a delayed coker unit.
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