Controle de Coluna de Destilação

Controle de Coluna de Destilação

(Parte 1 de 10)

Prof. Dr. Ricardo de Araújo Kalid

Promoção:

INDUSTRIAIS LACOI – Depto Engenharia Química - UFBA

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Currículo do Instrutor5
1 INTRODUÇÃO8
1.1 Objetivos deste curso8
1.2Operação de uma coluna de destilação9
1.3 Restrições operacionais1
1.3.1 Restrições hidráulicas1
1.3.2 Restrições na separação13
1.3.3 Restrições na transferência de calor13
1.3.4 Restrições de temperatura e pressão13
1.4Esquemas típicos de controle de colunas de destilação13
2 GRAUS DE LIBERDADE15
2.1 Análise quantitativa15
2.2 Análise qualitativa17
2.2.1 Uma seção da coluna18
2.2.2Seção de esgotamento e seção de retificação20
condensador21
2.2.4 Retirada de produtos2
2.2.5Controle de composição e de temperatura23
2.2.6 Torre de destilação completa23
2.2.7 Resumindo24
2.3 Multiplicidade de estados estacionários25
DE CONTROLE26
3.1Regras gerais para seleção e instalação de sensores27
3.1.1 Localização dos sensores27

3SELEÇÃO E LOCALIZAÇÃO DOS ELEMENTOS PRIMÁRIOS E FINAIS 3.1.2 Tipos de analisadores................................................................................. 27

3.1.3Escolha do componente a ser controlado27
3.1.4Sensibilidade do elemento primário de medição27
3.1.5 Reprodutividade da medição28
3.1.6 Confiabilidade dos sensores28
3.2Regras gerais para seleção e instalação de válvulas de controle28
3.2.1 Faixa de controlabilidade (range)28
3.2.2 Resolução29
3.2.3 Linearidade29
3.2.4 Dimensionamento de válvulas de controle29
3.2.5 Resposta dinâmica29
3.2.6 Localização30
3.3Instalação da instrumentação para controle do inventário30
3.4Instalação da instrumentação para controle da separação30
3.5Seleção da variável medida: temperatura versus Composição31
3.5.1 Limitações dos termômetros31
3.5.2 Limitações dos analisadores31
3.6 Sensibilidade das malhas de controle32
3.6.1 Alta sensibilidade3
3.6.2 Baixa sensibilidade3
3.7 Localização dos sensores de temperatura34
3.7.1Adição de componente muito leve ou muito pesado39
3.7.2 Compensação da pressão40
3.7.3 Perfil suave de temperatura41
3.7.4 Perfil íngreme de temperatura42
3.8 Localização dos sensores de composição43
3.9 Sensores virtuais4

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DE DESTILAÇÃO48
4.1Regras práticas para seleção das variáveis controladas49
4.2Regras práticas para seleção das variáveis manipuladas50
4.3 Não-Linearidade das colunas de destilação51
4.4 Controle da alimentação51
4.5 Controle da pressão52
4.5.1Controle da pressão: destilado líquido com incondensáveis53
4.5.2Controle da pressão: destilado vapor com incondensáveis54
4.5.3Controle da pressão: destilado Líquido sem incondensáveis5

4ANÁLISE QUALITATIVA DO SISTEMA DE CONTROLE DE COLUNAS 4.5.4Controle da pressão: sistemas a vácuo......................................................56

4.6Controle do nível do tambor de refluxo e da base da coluna57
4.7 Controle da composição do topo58
4.7.1 Controle inferencial da composição59
4.7.2 Controle feedforward da composição60
4.8 Controle da Composição do Fundo61
4.9Definição qualitativa da estrutura de controle62
4.9.1Controle singular versus controle dual de colunas de destilação63
4.9.2 Emparelhamento PV-MV63

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DE DESTILAÇÃO6
5.1 Matriz função de transferência70
5.2 Interação entre as malhas73
5.3 RGA – Relative Gain Matrix73
5.4Quantidade e seleção das MV's: resiliência e rejeição da carga74
5.4.1 MRI - Morari Resiliency Index74
5.4.2SVD/CN – singular value decomposition/condition number75
5.5 NI – Niederlinski Index76
5.6Índices para avaliação da estrutura de controle7
5.7 Sintonia de controladores industriais78

5ANÁLISE QUANTITATIVA DO SISTEMA DE CONTROLE DE COLUNAS 5.8Procedimento geral para definição de estruturas de sistemas de controle83

6 Exercícios84
7 Bibligrafia86

APÊNDICE 1

Operações unitárias em regime transiente: balanços de massa, energia e mometum aplicados a processo químicos90

APÊNDICE 2

Modelagem em regime transiente: linearização e função de transferência de um sistema siso – nível de um tanque90

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Simulação em Regime Estacionário e Transiente de Processos Identificação de Processos Controle de Processos Otimização de Processos Simulação, Controle e Otimização de Reatores e Colunas de Destilação

Professor do Mestrado em Engenharia Química da UFBA Professor (anos 92 e 93) do Curso de Especialização em Instrumentação e Controle (CEINST) promovido pelo Departamento de Engenharia Mecânica da UFBA

Professor de Cursos de Educação Continuada (Controle Avançado, Controle Preditivo

Multivariável, Identificação de Processos, Otimização de Processos Químicos, Controle de Colunas de Destilação) para DOW, PETROBRAS, GRIFFIN, EDN, CIQUINE, OXITENO, COPENE.

Professor (98) do Curso de Especialização em Automação de Sistemas Industriais (CEASI) promovido pelo promovido pelo Depto de Engenharia Elétrica da UFBA

Professor e Coordenador (9) do Curso de Especialização em Controle e Automação de

Processos Industriais (CECAPI) promovido pelos Depto de Engenharia Química e Elétrica da UFBA

Professor e Coordenador (2000) do Curso de Especialização em Instrumentação, Automação,

Controle e Otimização de Processos Contínuos (CICOP) promovido pelo Depto de Engenharia Química e UFBA e AINST.

DETEN: simulação do reator radial para desidrogenação de parafinas EDN: participou da equipe de desenvolvimento do plano diretor de automação COPENE: identificação de processos, sintonia de controladores industriais, simulação, controle e otimização do conversor de acetileno da ETENO I (em andamento)

PDAI-BA - Programa de Desenvolvimento da Automação Industrial, participantes: UFBA, UNIFACS, CEFET-BA, CETIND-SENAI, FIEB, SEPLANTEC, PETROBRAS, NITROCARBONO, DETEN, OXITENO, OPP, POLIBRASIL, POLITENO, COPENE

PROCESSAMENTO DE POLÍMEROS, participantes: UFBA, CETIND, BAPLASTIL GRIFFIN: Sistema de controle de pH de efluentes, modelagem e simulação de reator a batelada

Trabalhos Apresentados em Congressos: 8 Trabalhos Publicados em Periódicos: 2 Tese de Mestrado Defendida e Aprovada: 1 Tese de Doutorado Defendida e Aprovada: 1 Orientação de Iniciação Científica:15 (concluídas) e 2 em andamento Orientação de Dissertações de Mestrado: 2 concluídas e 3 (em andamento)

Ricardo de Araújo Kalid, D. Sc04/09/64

kalid@ufba.br (0xx71) 247.5123 / 9984.3316 Prof. Depto Engenharia Química da UFBA Graduação em Engenharia Química – UFBA (8) Mestrado em Engenharia Química - UFBA (91) Doutorado em Engenharia Química – USP (9)

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Trabalhos em parceria com indústrias: N Tema Participantes Instituição

Gian Carlo GangemiDETEN01Modelagem, simulação do reator de desidrogenação de n-parafinas da DETENRicardo KalidUFBA

Tatiana FreitasUFBA

Luiz Alberto FalconCOPENE02Modelagem por redes neurais híbridas e otimização de reatores de CPD

Ricardo KalidUFBA

Murilo F. de AmorimCOPENE

Eliane SantantaUFBA03Estimativa do tempo de campanha de fornos de pirólise da COPENE

Ricardo KalidUFBA

José MiltonTRIKEM

Milton ThadeuTRIKEM04Estimativa do tempo de campanha de fornos de pirólise da TRIKEM

Ricardo KalidUFBA

Gustavo Gadelha SENAI-CETIND Jadson Aragão SENAI-CETIND

Admilson Casé SENAI-CETIND

05Módulo multimídia para treinamento em controle de processos contínuos

Ricardo KalidUFBA

Fabrício BritoUFBA Tatiana MarucciUFBA Mauricio Moreno COPENE Paulo FreitasCOPENE

06Modelagem, simulação, controle e otimização de conversores de acetileno da COPENE

Ricardo KalidUFBA

Lueci V. do ValeUFBA

Mark LangerhostCOPENE07Simulação e controle de colunas de destilação de BTX da COPENE

Ricardo KalidUFBA

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