Aplicação e avaliação de desempenho de um sistema de otimização em tempo real em uma unidade de produção de propeno.

Com o objetivo de aumentar o lucro de plantas químicas, a Otimização em Tempo Real (RTO) é uma ferramenta que busca determinar as condições ótimas operacionais do processo em estado estacionário, respeitando as restrições operacionais estabelecidas. Neste trabalho foi realizada a implementação prática de um ciclo RTO em um processo de destilação por recompressão de vapor (VRD), propileno-propano, da Refinaria de Paulínia (Petrobras S.A.), a partir de dados históricos da planta. Foram consideradas as principais etapas de um ciclo clássico de RTO: identificação de estado estacionário, reconciliação de dados, estimação de parâmetros e otimização econômica. Essa unidade foi modelada, simulada e otimizada em EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization), um simulador de processos orientado a equações desenvolvido no Brasil. Foram analisados e comparados dois métodos de identificação de estado estacionário, um baseado no teste estatístico F e outro baseado em wavelets. Ambos os métodos tiveram resultados semelhantes e mostraram-se capazes de identificar os estados estacionários de forma satisfatória, embora seja necessário o ajuste de parâmetros na sua implementação. Foram identificados alguns pontos estacionários para serem submetidos ao ciclo RTO e foi possível verificar a importância de partir de um estado estacionário para a continuidade do ciclo, já que essa é uma premissa do método. A partir dos pontos analisados, os resultados deste estudo mostram que o RTO é capaz de aumentar o ganho econômico entre 2,5-24%, dependendo das condições iniciais consideradas, o que pode representar ganhos de até 18 milhões de dólares por ano. Além disso, para essa unidade, verificou-se que o compressor é um equipamento limitante no aumento de ganho econômico do processo.

Metodo Rb-Sr em rochas sedimentares: aplicação para as Bacias do Paraná e do Amazonas

Estudo radiométrico em sedimentos com posição estratigráfica conhecida, das Bacias do Paraná e do Amazonas, permite estabelecer critérios de seleção de amostras e procedimentos experimentais adequados para a obtenção de idades significativas. Foram efetuadas 120 determinações Rb-Sr e 44 K-Ar. As idades K-Ar foram empregadas essencialmente para auxiliar a interpretação dos dados Rb-Sr. As interpretações Rb-Sr foram efetuadas mediante gráficos com linhas isócronas. Na avaliação estatística dos dados, o método usual dos mínimos quadrados, revelou-se deficiente na estimação dos parâmetros, em alguns exemplos testados. Na presente investigação, a melhor isócrona em cada caso foi definida levando-se em conta uma ponderação adequada para os pontos e uma correlação entre os erros específica e conveniente. A formação Ponta Grossa foi estudada em 8 amostras provenientes de testemunhos de 5 sondagens da Petrobrás S. A. na Bacia do Paraná. Os resultados obtidos em pelo menos 2 deles são concordantes com a idade estratigráfica. Nos outros 2 poços, apesar dos poucos dados, as isócronas mostram uma possível concordância, indicando que a diagênese teria ocorrido logo após a sedimentação marinha. A formação Rio Bonito, estudada em 8 amostras do poço TV-4-SC, apresentou 3 isócronas aproximadamente paralelas, com idades mais ou menos semelhantes e concordantes com a idade estratigráfica. Tal comportamento indicaria uma homogeneização isotópica mesmo entre as frações grosseiras. Dentre as amostras estudadas na Bacia do Paraná, os sedimentos da Formação Itararé foram os únicos que não puderam ser interpretados adequadamente. Isto evidenciou que as isócronas Rb-Sr devem ser restritas a rochas de apenas um determinado tipo litológico, quando examinamos Formações como a Itataré, de ambientes variados (fluvial, lacustre, glacial, marinho). A formação Trombetas foi estudada em 7 amostras de 2 poços localizados no Médio Amazonas. Ambas as isócronas obtidas, indicando idade ordoviciana-siluriana permitem supor que houve apenas uma homogeneização isotópica parcial após a deposição. Os dados podem ser considerados concordantes se forem levados em conta os erros experimentais das isócronas. As Formações Maecuru e Ereré foram estudadas em 6 amostras do poço MS-4-AM. A litologia desfavorável das 4 amostras da Formação Ereré (Membro Ariramba), levaram o autor a definir uma "isócrona mínima", cuja idade revelou-se próxima da admitida estratigraficamente. A Formação Maecuru (Membro Jatapu), estudada em 2 arenitos arcozianos, apesar do material não ser considerado satisfatório para datações, evidenciaram uma isócrona de referência cuja idade é compatível com a situação estratigráfica. A Formação Curuá foi analisada em 3 amostras do poço NA-1-PA. Tanto as rochas totais como as frações situaram-se sobre uma isócrona de referência cuja idade calculada apresentou concordância, com a idade estratigráfica, dentro do erro experimental. A boa correlação linear verificada leva a admitir uma diagênese precoce, acompanhada de equilíbrio entre os isótopos de Sr. A Formação Itaituba foi investigada em 7 amostras de 2 poços, situados um de cada lado do Alto de Purus. Os folhetos evidenciaram grande dispersão dos pontos sobre o diagrama Rb87/Sr86 x Sr87/Sr86, devida a teores variáveis de minerais detríticos difíceis de serem identificados petrograficamente. Novamente foi traçada uma "isócrona mínima" da qual participaram materiais calcíferos. As idades identicas, bem como a concordância com a idade estratigráfica da formação, parecem demonstrar a validade da técnica empregada. Os dados do presente trabalho indicam que rochas sedimentares podem ser datadas pelo método Rb-Sr, desde que sejam obedecidos alguns critérios importantes de seleção do material. Além disso devem ser empregadas técnicas apropriadas, tais como separação ) granulométrica de frações menores que 2 ou 4 μ, ou lixiaviação com HCl. As isócronas a serem traçadas, as quais indicariam a época da diagênese, devem incluir material de litologia semelhante, de um só ambiente de formação. As análises K-Ar podem servir como dados auxiliares, principalmente para avaliar a quantidade de material detrítico existente no sistema.

Real time optimization in chemical process: evaluation of strategies, improvements and industrial application.

The increasing economic competition drives the industry to implement tools that improve their processes efficiencies. The process automation is one of these tools, and the Real Time Optimization (RTO) is an automation methodology that considers economic aspects to update the process control in accordance with market prices and disturbances. Basically, RTO uses a steady-state phenomenological model to predict the process behavior, and then, optimizes an economic objective function subject to this model. Although largely implemented in industry, there is not a general agreement about the benefits of implementing RTO due to some limitations discussed in the present work: structural plant/model mismatch, identifiability issues and low frequency of set points update. Some alternative RTO approaches have been proposed in literature to handle the problem of structural plant/model mismatch. However, there is not a sensible comparison evaluating the scope and limitations of these RTO approaches under different aspects. For this reason, the classical two-step method is compared to more recently derivative-based methods (Modifier Adaptation, Integrated System Optimization and Parameter estimation, and Sufficient Conditions of Feasibility and Optimality) using a Monte Carlo methodology. The results of this comparison show that the classical RTO method is consistent, providing a model flexible enough to represent the process topology, a parameter estimation method appropriate to handle measurement noise characteristics and a method to improve the sample information quality. At each iteration, the RTO methodology updates some key parameter of the model, where it is possible to observe identifiability issues caused by lack of measurements and measurement noise, resulting in bad prediction ability. Therefore, four different parameter estimation approaches (Rotational Discrimination, Automatic Selection and Parameter estimation, Reparametrization via Differential Geometry and classical nonlinear Least Square) are evaluated with respect to their prediction accuracy, robustness and speed. The results show that the Rotational Discrimination method is the most suitable to be implemented in a RTO framework, since it requires less a priori information, it is simple to be implemented and avoid the overfitting caused by the Least Square method. The third RTO drawback discussed in the present thesis is the low frequency of set points update, this problem increases the period in which the process operates at suboptimum conditions. An alternative to handle this problem is proposed in this thesis, by integrating the classic RTO and Self-Optimizing control (SOC) using a new Model Predictive Control strategy. The new approach demonstrates that it is possible to reduce the problem of low frequency of set points updates, improving the economic performance. Finally, the practical aspects of the RTO implementation are carried out in an industrial case study, a Vapor Recompression Distillation (VRD) process located in Paulínea refinery from Petrobras. The conclusions of this study suggest that the model parameters are successfully estimated by the Rotational Discrimination method; the RTO is able to improve the process profit in about 3%, equivalent to 2 million dollars per year; and the integration of SOC and RTO may be an interesting control alternative for the VRD process.

Estimação do índice de memória em processos estocásticos com memória longa: uma abordagem via ABC

Neste trabalho propomos o uso de um método Bayesiano para estimar o parâmetro de memória de um processo estocástico com memória longa quando sua função de verossimilhança é intratável ou não está disponível. Esta abordagem fornece uma aproximação para a distribuição a posteriori sobre a memória e outros parâmetros e é baseada numa aplicação simples do método conhecido como computação Bayesiana aproximada (ABC). Alguns estimadores populares para o parâmetro de memória serão revisados e comparados com esta abordagem. O emprego de nossa proposta viabiliza a solução de problemas complexos sob o ponto de vista Bayesiano e, embora aproximativa, possui um desempenho muito satisfatório quando comparada com métodos clássicos.