Desenvolvimento de sensores virtuais para predição da composição dos efluentes de uma unidade de tratamento de águas ácidas

Queiroz, Danielle Gradin

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/23246

Type:	Trabalho de conclusão de graduação
Title:	Desenvolvimento de sensores virtuais para predição da composição dos efluentes de uma unidade de tratamento de águas ácidas
Author(s)/Inventor(s):	Queiroz, Danielle Gradin
Advisor:	Souza Júnior, Maurício Bezerra de
Co-advisor:	Melo Junior, Príamo Albuquerque
Co-advisor:	Nogueira, Júlia do Nascimento Pereira
Abstract:	As águas ácidas são um dos principais resíduos aquosos gerados durante o refino do petróleo e necessitam ser processadas em Unidades de Tratamento de Águas Ácidas (UTAAs) para remoção de contaminantes como H2S e NH3, a fim de atender às demandas da legislação ambiental brasileira. Dessa forma, é imprescindível o monitoramento em tempo real da composição dos efluentes gerados pela UTAA, como o gás ácido, o gás amoniacal e a água tratada. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo criar um novo banco de dados utilizando, como base, a simulação dinâmica de uma UTAA com duas colunas de esgotamento desenvolvida em Aspen Plus Dynamics® V10 por Nogueira (2021) e, posteriormente, desenvolver sensores virtuais capazes de predizer as frações mássicas de H2S e NH3 dos efluentes previamente citados. O novo banco de dados apresenta situações de operação normal da unidade com distúrbios nas variáveis de interesse, e poderá ser utilizado no futuro para outros estudos da área. Para criação dos sensores virtuais, o método Florestas Aleatórias foi escolhido como modelo de Aprendizado de Máquina. Todos os códigos foram desenvolvidos em Python no ambiente de execução Visual Studio Code. Os resultados encontrados foram validados através da criação de novos modelos via Gradient Boosting e Máquinas de Vetores de Suporte, utilizando as funções disponíveis na biblioteca scikit-learn. Obteve-se como resultado o desenvolvimento de seis sensores virtuais com R² maior que 0,87, MAE menor que 0,12, MSE menor que 0,17 e RMSE menor que 0,41. A análise da importância das variáveis revelou que a temperatura do 2º estágio da Coluna 1 exerce influência significativa no equilíbrio termodinâmico de separação do H2S e NH3 das águas ácidas e é essencial para cinco dos seis sensores virtuais. Foi observado também que o aumento desta temperatura melhora a recuperação de H2S. O estudo desta variável sugere que incrementos adicionais nesta temperatura, acima de 90% de recuperação, resultam em ganhos mínimos na remoção do H2S e na vaporização acentuada de NH3 no gás ácido, o que pode levar a problemas operacionais nas Unidades de Recuperação de Enxofre.
Keywords:	Águas ácidas Sensores virtuais Tratamento de efluentes Inteligência artificial
Subject CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS::AGUAS SUBTERRANEAS E POCOS PROFUNDOS
Production unit:	Escola de Química
Publisher:	Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date:	1-Nov-2023
Publisher country:	Brasil
Language:	por
Right access:	Acesso Aberto
Appears in Collections:	Engenharia Química

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