Desenvolvimento de um simulador e controle preditivo de uma coluna de destilição piloto

Abstract

O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um simulador protótipo e a aplicação de controle preditivo baseado em modelo para o processo de destilação de uma planta piloto. Esta planta piloto foi projetada e implementada pelo Departamento de Engenharia Química desta universidade, numa parceria com o Departamento de Automação e Sistemas. O simulador desenvolvido, implementado no software comercial HYSYS, permite ao usuário implementar diversas estratégias e configurações de controle considerando controladores PID e controladores preditivos multivariáveis. Para a validação da metodologia se implementaram e compararam distintas estratégias de controle de coluna de destilação de uso industrial, baseadas em controladores PID. Também se implementou um controle multivariável com controlador preditivo de matriz dinâmica (DMC) e controlador preditivo generalizado (GPC). As simulações mostram concordância entre seus resultados e os resultados encontrados na revisão bibliográfica sobre as estratégias utilizadas para o controle de colunas de destilação. Além do mais, a partir da revisão bibliográfica e simulações realizadas, mostra-se que o uso dos controladores preditivos em plantas de destilação resolve vários dos problemas que este tipo de processo apresenta na prática. This work presents the development of a prototype simulator and the application of model based predictive control for a distillation process of a pilot plant. This plant has been projected and implemented by the Department of Chemical Engineering in partnership with the Department of Automation and Systems, both of this university. The simulator, based on the industrial software HYSYS, allows the users to implement several control strategies and configurations considering PID and multivariable predictive controllers. For the validation of the methodology, different control strategies for an industrial distillation column, based on PID controllers, are implemented and compared. There are also implemented multivariable predictive controllers based on: dynamic matrix control (DMC) and generalized predictive controller (GPC). The simulations show similar results as those found in the literature about the strategies used for the control in distillation columns. Besides, from the bibliographic review and simulations developed, it is shown that the use of predictive controllers in distillation plants solves several of the problems presents in practice for this sort of process.