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Type: Tese
Title: Controle e otimização de uma unidade de hidrodessulfurização de múltiplas correntes de diesel
Author(s)/Inventor(s): Silva, José Izaquiel Santos da
Advisor: Secchi., Argimiro Resende
Abstract: A presença de contaminantes como enxofre, nitrogênio e aromáticos no diesel é rigorosamente controlada, seguindo regulamentações específicas do setor de combustíveis. Esses componentes afetam a qualidade do diesel, impactando nas emissões de poluentes e na comercialização do produto. O processo mais utilizado para atender às especificações do diesel é a hidrogenação catalítica, especificamente o hidrotratamento (HDT). A legislação brasileira impõe o uso do diesel S10. Nessa tese, uma unidade de HDT de múltiplas correntes de diesel foi estudada, usando um modelo matemático fenomenológico de um reator trifásico de leito gotejante (TBR, trickle-bed reactor). Estratégias de controle preditivo do processo (MPC) foram implementadas, buscando o produto na especificação do diesel S10. Um problema de otimização do processo de HDT foi proposto e resolvido pelo método do ponto interior, considerando a reação de hidrodessulfurização. A otimização buscou minimizar os custos operacionais, mantendo o teor de enxofre no produto abaixo do valor máximo permitido. Um modelo cinético da desativação catalítica foi testado, no intuito avaliar seus efeitos no processo de HDT de diesel. Com as estratégias de controle e otimização, os teores do contaminante atingiram valores que atendem a especificação do diesel S10. Assim, o controlador MPC apresentou desempenho satisfatório, e, com a otimização, chegou aos valores otimizados de 404,09 US$/h da função custo, de 699 K da temperatura de alimentação do TBR, de 0,21 cm/s da velocidade superficial do gás hidrogênio. Em termos de otimização, as vazões dos óleos A, B e C foram de, respectivamente, 0,018 cm3 /s, 0,022 cm3 /s e 0,06 cm3 /s, e a concentração de compostos sulfurados resultante da mistura dos óleos na alimentação foi de 302 ppm.
Abstract: The presence of contaminants such as sulfur, nitrogen and aromatics in diesel is strictly controlled, following specific regulations of the fuel sector. These components affect diesel quality, impacting pollutant emissions and product marketing. The most widely used process to meet diesel specifications is catalytic hydrogenation, specifically hydrotreatment (HDT). Brazilian legislation imposes the use of S10 diesel. In this thesis, a HDT unit of multiple diesel streams was studied using a phenomenological mathematical model of a trickle-bed reactor (TBR). Predictive control strategies (MPC) were implemented, searching for the product in the S10 diesel specification. A problem of optimization of the HDT process was proposed, solved by the interior point method, considering the hydrodesulfurization reaction. The optimization sought to minimize operating costs by keeping the sulfur content in the product below the maximum allowable value. A kinetic model of catalytic deactivation was tested in order to evaluate its effects in the diesel HDT process. With the control and optimization strategies, the contaminant levels reached values that meet the S10 diesel specification. Thus, the MPC controller presented satisfactory performance and, with the optimization, reached the optimized values of 404.09 US$/h of the cost function, 699 K of the TBR feed temperature, 0.21 cm/s of the superficial velocity of the hydrogen gas. In terms of optimization, the flow rates of oils A, B and C were 0.018 cm3 /s, 0.022 cm3 /s and 0.06 cm3 /s respectively, and the concentration of sulfur compounds resulting from mixing the oils in the feed was 302 ppm.
Keywords: Otimização
Diesel S10
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Apr-2018
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Química

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