Modelagem e simulação da dinâmica do hot-bypass de colunas de destilação

Abstract

As operações unitárias de separação de misturas são etapas fundamentais para a maioria dos processos industriais. Entre elas, destacam-se as colunas de destilação, cujo princípio de funcionamento baseia-se na pressão de vapor dos componentes da mistura. A operação dessas colunas, porém, acarreta um alto cosumo energético, devido à necessidade de aquecimento e resfriamento das correntes, fazendo com o desafio dos engenheiros seja projetar sistemas de controle para colunas que garantam qualidade dos produtos com o mínimo consumo de energia. Entretanto, para a correta operação das colunas de destilação, é fundamental que haja um controle eficiente das variáveis críticas do processo, principalmente a pressão da coluna. O descontrole desta pode acarretar dificuldade de especificação dos produtos nas composições desejadas, maior consumo de energia no refervedor ou inundação da coluna. Assim, diferentes estratégias para controle da pressão foram propostas ao longo do tempo, entre elas o sistema hot-bypass, cujo funcionamento está baseado na alteração da área de troca térmica do condensador. Este trabalho realiza um estudo da estratégia de controle de pressão denominada hot-bypass e apresenta um modelo dinâmico com base em balanços de massa e energia a fim de descrevê-lo. A avaliação do modelo foi feita através de uma simulação dinâmica com auxílio do software Maplesim e utilizando-se uma simplificação do modelo original. Os resultados da simulação foram comparados com dados reais de operação de uma coluna desbutanizadora e concluiu-se que, mesmo com algumas simplificações, o modelo foi capaz de descrever satisfatoriamente o comportamento de um sistema hot-bypass.