Estudo de Modelo de Controle Preditivo (MPC) aplicado a uma Unidade Piloto a Frio tipo FCC utilizando medidas de concentração por transmissão gama

Abstract

O craqueamento catalítico fluidizado (FCC – Fluid Catalytic Cracking) é utilizado no processo de conversão do petróleo em produtos de alto valor, como gasolina e gás liquefeito de petróleo – GLP. A modelagem complexa dessas unidades requer um nível adequado de automação e eficiência para manter as condições operacionais em um estado estacionário. O modelo de controle matemático descreve o sistema usando uma função de transferência obtida por identificação de sistemas com base nas variáveis de controle como pressão e transmissão gama. O controlador preditivo MPC utiliza um modelo do processo capaz de prever seu comportamento ao longo de um horizonte pré-determinado, e suas ações de controle são tomadas para manter o processo próximo do valor de referência e corrigindo possíveis perturbações durante o procedimento. Um MPC foi desenvolvido para o controle de alimentação de sólidos em uma Unidade Piloto a Frio do tipo FCC, utilizando a fração volumétrica de sólidos como variável de processo e o fluxo de sólidos na entrada do riser como variável manipulada. A UPF utilizada possui um riser feito em material acrílico transparente com 6.7 m de altura e 0.092 m de diâmetro. A intensidade gama utilizada para medir a concentração de sólidos foi monitorada pelo detector de cintilação 2”x2” NaI(Tl) acoplado a um analisador multicanal e fontes gama isotópicas de 241Am, instalados em três seções. O modelo da planta é implementado por MATLAB/Simulink sob a ação do MPC por diferentes ajustes como horizontes de predição e de controle, restrições e configurações de tempo e comportamento. Por meio desses testes, o controlador mais adequado para o modelo da UPF apresentou um alcance do valor desejado em um curto período de tempo, por meio de um comportamento mais agressivo. O MPC também apresentou resultados adequados em relação ao uso de restrições. Por meio disso, o controlador MPC mostrou ser uma boa alternativa para uso e implementação na UPF.