dc.creator.ID |
BRAGA JÚNIOR, L. R. |
pt_BR |
dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/5296019026821940 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
VASCONCELOS, Luís Gonzaga Sales. |
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dc.contributor.advisor1ID |
VASCONCELOS, L. G. S. |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/9456860386065509 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor2 |
BRITO, Romildo Pereira. |
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dc.contributor.advisor2ID |
BRITO, R. P. |
pt_BR |
dc.contributor.advisor2Lattes |
http://lattes.cnpq.br/5826366544754584 |
pt_BR |
dc.contributor.referee1 |
BARROS, Péricles Resende. |
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dc.contributor.referee2 |
VIEIRA, William Gonçalves. |
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dc.contributor.referee3 |
MACIEL FILHO, Rubens. |
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dc.description.resumo |
Colunas de destilação, em geral, constituem uma fração significativa do investimento de capital e do custo de produção de plantas químicas. Portanto, necessitam ser
projetadas e controladas para manterem-se nas condições operacionais ótimas. Desenvolveu-se uma estratégia de controle de composição para uma coluna de destilação pertencente a uma planta comerciai de produção de cloreto de vinila. Algumas particularidades dessa coluna e dos requisitos do sistema de controle propiciam a este estudo de caso aspectos não usuais. Trata-se de destilação imilücomponente de alta pureza, com alta razão de refluxo, onde a mistura comporta-se de forma azcobópica. As respostas em malha aberta a uma perturbação na carga térmica do refervedor são caracterizadas por substancial sobrelevação c inversão. Os requisitos do sistema de controle são íncomuns por incluírem controle de concentração de dois componentes, em níveis de concentração de partes por milhão, em uma mesma corrente, sendo
que um deles tem volatilidade intermediária na mistura. A coluna apresenta dificuldades de estabilização da concentração desse componente. Evidenciou-se esta dificuldade através da avaliação das condições operacionais atuais da coluna. O projeto de um sistema de controle para um processo com as características citadas representa um imenso desafio. Apresentou-se uma breve revisão da literal ura sobre as estruturas de controle em colunas de destilação e, através de decomposição por valores singulares e matriz de ganhos relativos, estabeleceu-se a segunda variável a ser controlada e definiu-se o emparelhamento que proporciona a melhor controlabilidade. Partindo-se de dados discretos, resultantes de respostas em malha aberta do modelo rigoroso, obteve-se um modelo dinâmico linearizado, na forma de oito funções de transferência. Demonstrou-se que o ajuste das funções de transferência proporcionou suficiente precisão, mesmo para a resposta que é intensamente inversa. A estratégia de controle por realitnentação descentralizado foi utilizada. Para fins de sintonia e síntese de controladores
desacopladores e antecipatórios fisicamente realizáveis, reduziu-se a ordem de duas das funções de transferência. Para a sintonia dos controladores Proporcional-lntegral, comparou-se o desempenho de cinco métodos que se baseiam em modelos aproximados para primeira ordem mais tempo morto. No simulador Aspen Dynamics'", verificou-se o desempenho da sintonia obtida, frente a assimetria e a não linearidade do modelo rigoroso. Os casos simulados cora as duas malhas fechadas não apresentam resultados satisfatórios cm função do forte acoplamento. Avaliou-se o desempenho de controladores desacopladores com a finalidade de reduzir a interação entre as malhas. Evidenciou-se que desacopladores explícitos não proporcionam respostas satisfatórias para este processo. O caso estudado enquadra-se na categoria daqueles que o emparelhamento de variáveis recomendado pelos métodos baseados em ganhos de estado
estacionário não é adequado. Demonstrou-se que a implementação de controladores
antecipatórios projetados individualmente leva o sistema à instabilidade c que a resposta
apresenta desempenho muito superior se esses controladores forem projetados conjuntamente. Concluiu-se por recomendar a implementação da estratégia de controle de concentração apenas do principal componente de interesse, utilizando controladores por realimentação e antecipatórios. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
pt_BR |
dc.publisher.program |
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UFCG |
pt_BR |
dc.title |
Controle de colunas de destilação de alta pureza: um caso industrial. |
pt_BR |
dc.date.issued |
2003-03-28 |
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dc.description.abstract |
Distillation columns usually constitute a significant fraction of capital investment
and production cost in chemical plants. Therefore, they need to be properly designed and
controlled to achieve optimum operating conditions. A composition control strategy for a
Distillation column, which is part of a vinyl chloride commercial plant, was developed. Some
special properties of this column and of its control system requirements make this case study
exhibit unusual aspects. This process is a high purity multicomponenl distillation column, with a
very high reflux ratio, where the mixture shows an azeolropie behavior. The open loop responses
to a disturbance in reboiler heat duty are characterized by huge overshoot and inverse response.
Control system requirements are uncommon for including two components concentration control
in the same stream, where components concentration is in parts per million and one of the
components has intermediate volatility in the mixture. The column has difficulties tor keeping
key component concentration steady and this is shown through current operational conditions
evaluation. Designing a control system I'or such a process may represents a huge challenge. A
brief literature review on Distillation columns control structures is presented and, using singular
values decomposition and relative gains matrix tools, it was established a second controlled
variable and a pairing that provides best controllability. An eight transfer function linearized
dynamic model was identified from a rigorous dynamic model open loop responses discrete data,
it was demonstrated that transfer functions fitting provided accurate results when compared to
rigorous model data, even for the strongly inverse response. Decentralized feedback control was
used. For purpose of tunning and synthesis of physically realizable decoupling and feedforward
controllers, two out of eight transfer functions had their order decreased. For ProporcionalIntegral
controllers tunning, performance of five first order more dead time model based tunning
methods were compared. Using a commercial simulator, performance of chose tuning parameters
were checked against rigorous model asymmetry and non linearity in a very wide range of
setpoint changes. Most cases simulated with both control loops closed do not show satisfactory
responses due to very strong interaction. Explicit decouplers were evaluated to reduce the degree
of interaction between the loops. They do not provide satisfactory performances for this process.
This case study fits in the category of those processes where recommended pairing by methods
based on steady-slate gains is not suitable. It was shown that use of individually designed
feedforward controllers takes this process to instability, while jointly designed feedforward controllers exhibit much superior performance responses. Finally, this case study conclude thai
decentralized feedback control strategy do not perform well if both loops are closed in this
coiumn and recommends the use of composition control only for the key component, in a single
loop fashion with feedback and feedforward controllers. |
pt_BR |
dc.identifier.uri |
http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2936 |
|
dc.date.accessioned |
2019-02-26T14:14:00Z |
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dc.date.available |
2019-02-26 |
|
dc.date.available |
2019-02-26T14:14:00Z |
|
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.subject |
Destilação |
pt_BR |
dc.subject |
Destilação de alta pureza |
pt_BR |
dc.subject |
Coluna de destilação de alta pureza |
pt_BR |
dc.subject |
Controle de colunas de destilação |
pt_BR |
dc.subject |
Resposta em malha aberta |
pt_BR |
dc.subject |
Destilação multicomponente de alta pureza |
pt_BR |
dc.subject |
Simulador Aspen Dynamics |
pt_BR |
dc.subject |
High purity distillation |
pt_BR |
dc.subject |
Control of distillation columns |
pt_BR |
dc.subject |
High purity distillation column |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.creator |
BRAGA JÚNIOR, Leopoldo Rodrigues. |
|
dc.publisher |
Universidade Federal de Campina Grande |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.title.alternative |
Control of high purity distillation columns: an industrial case. |
pt_BR |
dc.identifier.citation |
BRAGA JÚNIOR, Leopoldo Rodrigues. Controle de colunas de destilação de alta pureza: um caso industrial. 2003. (Dissertação de Mestrado em Engenharia Química), Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2003. Disponível: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2936 |
pt_BR |