Dinamica e controle de um forno de pirolise de etano

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2004

RESUMO

O etileno é um dos principais intermediários da indústria petroquímica, sendo que sua principal rota de obtenção industrial é através da pirólise de etano. A reação de pirólise é realizada em um fomo que consiste num longo reator tubular colocado no interior de uma fornalha, sendo que a reação é rápida, altamente endotérmica e a distribuição de produtos é fortemente dependente das condições operacionais. O presente trabalho apresenta a modelagem fenomenológica do fomo de pirólise de etano e uma estratégia para o controle do mesmo, utilizando o simulador desenvolvido. A abordagem empregada consiste na resolução dos balanços transientes de massa, energia e queda de pressão no interior do reator tubular em conjunto com o balanço transiente de energia que descreve a transferência de calor da fornalha para o mesmo. O conjunto de equações diferenciais parciais obtido é resolvido mediante a aplicação do Método das Diferenças Finitas e de Runge-Kutta-Fehlberg em um programa computacional desenvolvido em linguagem Fortran. A simulação do modelo proposto permite obter e analisar a dinâmica do fomo de pirólise de etano para diferentes perturbações, assim como os perfis de temperatura, conversão de etano, pressão e distribuição dos produtos ao longo do reator tubular. A seletividade do processo para o etileno, variável importante para a economia do mesmo, é analisada para diferentes condições operacionais, observando-se a dependência da mesma com a carga térmica fornecida a mistura reacional. A estratégia de controle proposta para o fomo de pirólise de etano, consiste em controlar a temperatura dos produtos efluentes do fomo de pirólise, que na industria é um importante indicador do seu funcionamento, atuando na vazão de combustível na fornalha. Inicialmente é utilizada uma técnica de controle convencional empregando-se um controlador PI digital. Em face aos resultados é proposta a aplicação da técnica de controle preditivo por matriz dinâmica ("Dynamic Matrix Contra/" - DMC). A influência dos parâmetros de sintonia no desempenho de ambos controladores é analisada, sintonizando-se os mesmo pelo método da integral do erro absoluto (IAE). Os comportamentos da variável controlada e da variável manipulada obtidos com os controladores PI e DMC propostos são comparados. Observa-se um melhor desempenho do controlador DMC, especialmente devido ao fato de implementar ações de controle menos severas que o controlador PI

ASSUNTO(S)

controle de processos quimicos simulação e modelagem pirolise dinamica

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