Este trabalho tem como objetivo estudar as características de uma coluna depropanizadora e propor uma estrutura de controle para esta planta. Essa coluna está localizada na unidade de craqueamento catalítico da Refinaria Presidente Bernardes, em Cubatão. O objetivo de controle é a especificação de um valor máximo de butano e componentes mais pesados (C4+) na corrente de topo e um valor máximo de propano e componentes mais leves (C3-) na corrente de fundo. Uma simulação da planta foi construída por meio do simulador de processos AspenOne® e os modelos referentes a vários pontos de operação e duas composições de carga distintas foram obtidos através da simulação integrada entre o Aspen® e o Simulink®. O software Matlab(TM) foi utilizado para executar o algoritmo de controle. O controlador aqui proposto é um IHMPC (Infinite Horizon Model Predictive Control) adaptado para sistemas com tempo morto e com faixas nas variáveis controladas. As incertezas na modelagem foram representadas por um conjunto de modelos lineares. Adicionalmente o controlador contém, na mesma camada, um componente de otimização econômica linear com o objetivo de minimizar o gasto energético do sistema ou até mesmo maximizar a pureza do destilado. As simulações permitiram que as estratégias de controle pudessem ser testadas e seus resultados discutidos. A análise dos testes mostra que o IHMPC aqui proposto é capaz de controlar a planta nos possíveis pontos de operação com um bom desempenho. / The objective of this work is to study the characteristics of a depropanizer column and to propose a predictive control structure for this plant. This column is located at the fluid catalytic cracking unit of the Presidente Bernardes Refinery, in Cubatão. The control objective of these columns is the specification of a maximum value of butane and heavier components (C4+) in the top stream and the maximum value of propane and lighter components (C3-) in the bottom stream. The plant was represented through the process simulator AspenOne® and the models for several operating points and two different feed compositions were obtained through the integrated simulation of Aspen® and Simulink®. The software Matlab(TM) was used to run the control algorithm. The controller proposed here is based on the IHMPC (Infinite Horizon Model Predictive Control) that was extended to time delayed systems and zone control. The model uncertainties are approximated by a set of linear models. In addition, the controller contains, in the same layer, an economic objective, which aims to minimize the energy contents of the operation and to maximize the purity of the distillate. The simulation allowed that the control strategies could be tested and the results discussed. The analysis of the tests showed that the proposed IHMPC is able to control the plant with acceptable performance.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-29052019-074304 |
| Date | 03 April 2019 |
| Creators | Zampieri, Daniel Henrique Parisi |
| Contributors | Odloak, Darci |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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