Desenvolvimento de estratégias de controle para uma unidade desmetanizadora

Abstract

Esta dissertação envolve o estudo de uma unidade desmetanizadora que apresenta problemas de inundação em uma de suas colunas de fracionamento limitando a carga da unidade num patamar abaixo do desejado. Foram implantados então, alinhamentos alternativos que melhoraram a situação hidráulica da planta, permitindo o aumento da carga processada, porém às custas do aumento das perdas do processo. A planta estudada caracteriza-se pela elevada integração energética e pelo grande número de reciclos, que dificultam o seu entendimento. Em uma primeira etapa foram desenvolvidas simulações estáticas e dinâmicas, que em conjunto com análises de dados operacionais da planta, propiciaram uma maior compreensão da problemática da unidade. Constatou-se que a estrutura de controle atual está fazendo com que um aumento na carga da unidade sobrecarregue uma coluna de fracionamento em detrimento de outra, que acaba ficando subutilizada. Foram propostas duas estruturas de controle alternativas objetivando distribuir melhor a carga entre as colunas. Com o auxílio da simulação dinâmica, foram comparados os desempenhos destas duas propostas com as situações de projeto e atual da planta, quanto à capacidade de produção e à situação hidráulica resultante. As estruturas propostas apresentaram um desempenho superior às configurações atual e de projeto da planta. Face a isto, uma das estruturas, que possui a vantagem de poder ser implementada sem a parada da unidade, foi aprimorada e constitui uma solução que pode ser utilizada imediatamente, propiciando que a planta tenha uma situação operacional mais estável e um aumento de produção.

This dissertation analyzes a demethanizer unit that has flooding troubles in one of its distillation columns limiting, therefore, the production rate of the unit in a lower value than the required. Trying to solve this problem, two bypasses were implemented in the process, but they improved the hydraulic situation reducing the ethylene recovery. The plant is high heat integrated and has several recycle streams, which make difficult to understand the process. In a first step, dynamic and steady state simulations were developed. With these models and the analysis of plant data it was possible to understand the origin of the problem and to understand how the bypasses work. It was concluded that current control structure is overloading one distillation column, while the other one operates at a lower production rate than possible. Based on the better process understanding, two control structures were proposed. They can efficiently balance the feed distribution between the two main distillation columns. This better balance feed provides stable operation for the unit and increases the ethylene recovery. By dynamic simulations, the performances of the proposed control structures were compared with the current and project configurations. These simulations showed that the proposed control structures have a better performance than the current and project configurations. Thus, one of the proposed control structures, which can be implemented without shutdown the unit, was improved and constitute the solution to be applied shortly.