Modelagem, simulação, controle e otimização de conversores de acetileno

Abstract

Os conversores de acetileno são importantes equipamentos das unidades produtoras de etileno. A função deste reator catalítico de leito fixo e fluxo axial é reduzir a quantidade de acetileno (1 a 2 % mol) presente na corrente de etileno (a especificação final deve conter no máximo 5 ppm de acetileno), através da hidrogenação seletiva do acetileno. Porém nesta operação parte do etileno é convertido a etano, substância que tem um menor valor comercial. O objetivo desta pesquisa é explorar quais as condições operacionais, estratégias de otimização e controle adequados do ponto de vista técnico e econômico, à hidrogenação seletiva do acetileno na presença de etileno. Nesta pesquisa desenvolve-se metodologias e procedimentos computacionais para: a) ajustar modelos fenomenológicos aos dados coletados em uma unidade industrial; b) definir o tempo de campanha do leito catalítico; c) estabelecer as condições operacionais ótimas ao longo de uma campanha; d) controlar o processo atendendo às restrições operacionais, ao mesmo tempo em que é perseguido um melhor desempenho econômico do processo; e) realizar a otimização em tempo real, acoplando as estratégias de controle e otimização desenvolvidas. Apesar das contribuições realizadas neste trabalho, a pesquisa sobre os conversores de acetileno deve ter prosseguimento em algumas áreas: estabelecer com maior precisão a relação entre a desativação catalítica e as condições da alimentação do reator (temperatura e concentrações dos reagentes e do monóxido de carbono); estender as estratégias de otimização e controle desenvolvidas no estudo do primeiro leito, aos dois leitos catalíticos do conversor de acetileno; implementar e testar em uma planta industrial as metodologias e programas desenvolvidos.