Modelagem, simulação e estimação de parâmetros de um reator de hidrodessulfurização

Abstract

Os reatores de hidrotratamento têm sido cada vez mais importantes devido às crescentes restrições ambientais em relação aos teores de enxofre e outras impurezas no diesel e em outras correntes de petróleo. A indústria de refino de petróleo busca a redução desses teores de impureza para atender as especificações, mas também para melhorar a qualidade das correntes de processo. Com isso, cria-se uma necessidade de projetar e controlar unidades de hidrotratamento com alta eficiência. Este trabalho busca, a partir de um modelo previamente desenvolvido, simular e estimar parâmetros de processo que possibilitem a inferência de dados processo tais como a concentração de compostos organossulfurados, a temperatura no leito catalítico e a desativação do catalisador, visando à aplicação em sistemas de controle ou para planejamento de paradas da unidade. O modelo utilizado envolve reatores Trickle-bed utilizando cinética do tipo Langmuir-Hinshelwood, conforme Dietz (2014). O estudo de caso trata de um conjunto de dois reatores com dois leitos catalíticos cada com dados de processo envolvendo 2463 dias. A implementação do modelo foi realizada em linguagem Python com auxílio da plataforma Jmodelica.org. Os parâmetros do modelo foram ajustados por meio do algoritmo de otimização BOBYQA em Python usando uma estratégia de janelas móveis de tempo para a inferência de concentração de enxofre, desativação do catalisador e temperatura do leito, o que apresentou boa concordância com o sistema real.