Refino_do_Petroleo
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operacional da planta.

Controles inferênciais precisam ser seguros e corretos, já que as variáveis
estimadas, como relação fluxo líquido / vapor, pontos de cortes dos produtos,
carga térmica e condições de inundação, podem ser usadas para controle em
tempo real, para levar a unidade de processo aos seus objetivos operacionais.

7.1.2: Cálculo das Propriedades Internas da T-2103

O programa de inferências calcula em tempo real (“on-line”), a cada trinta
segundos, as vazões internas de líquido e vapor em cada seção, as propriedades
físicas destas correntes, os calores retirados pelo condensador de topo e pelos
refluxos circulantes, e os parâmetros de hidráulica das seções da torre.

Todos estes cálculos são efetuados a partir das variáveis operacionais nas
diversas seções da torre, como vazões, temperaturas e pressões, correlações
termodinâmicas e balanços materiais e energéticos.

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7.1.2.1: Variáveis Calculadas para cada Seção

• Calor Retirado dos Permutadores dos Refluxos Circulantes: Apresentado
em Gcal/h, representa o calor retirado de cada seção da torre pelos refluxos
circulantes e cedido a bateria de pré-aquecimento e a T-2102 (Torre
Estabilizadora depois da Torre Pré-Flash).

• Relação L/V Molar: É a relação entre a vazão molar de liquido que desce da
seção e a vazão molar de vapor que chega na seção. Esta variável tem
bastante influência no fracionamento (grau de separação) entre o produto
da seção e da seção logo abaixo. O L/V do prato do diesel pesado, também
chamado de sobrevaporizado da torre, tem influência na qualidade do
diesel linha, com relação aos seus compostos mais pesados.

• Fator de “Flooding”(FF): É a relação entre a capacidade hidráulica atual de
uma seção e sua capacidade máxima operacional. É apresentado em
porcentagem. Para as seções de pratos, a capacidade máxima operacional
seria aquela em que poderia ocorrer arraste ou inundação. Para seções de
recheio, a capacidade máxima é aquela onde a eficiência do recheio
começa a diminuir. Antes do REVAMP de 2004 da unidade 2100, as seções
de RCS e Querosene eram de pratos, sendo que agora toda a torre tem
seções de recheio.

7.1.2.2: Inferência da Destilação ASTM dos produtos da T-2103

A partir de variáveis operacionais da torre, como temperaturas, pressões e
vazões, é feita a inferência da destilação ASTM dos produtos da T-2103. Vale
lembrar que este cálculo independe da característica da carga, já que, quando
muda o tipo de petróleo processado, as variáveis operacionais na torre (vazão,
temperaturas e pressões) se alteram, informando ao inferidor a nova curva de
destilação.

Resumidamente, o programa inferidor realiza os seguintes passos:

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• Calcula as temperaturas de 30% de vaporização ASTM dos produtos, a
partir das temperaturas dos pratos de retirada, corrigidas para a pressão
atmosférica;

• Calcula a inclinação da curva ASTM (temperatura / vazão) para cada
produto;

• Calcula as outras temperaturas ASTM de cada um dos produtos
interpolando-se linearmente em relação às vazões dos produtos;

• Calcula as temperaturas ASTM do diesel linha, fazendo uma média
ponderada em relação às vazões e das temperaturas dos produtos,
utilizando-se um índice de mistura.

Vale lembrar que para a inferência da nafta pesada, a temperatura utilizada
para a realização da interpolação com o produto inferior (querosene) é a de 85%,
e não a de 30% como nos outros.

O cálculo ainda usa diversas correções estatísticas para adequar os valores
calculados aos dados particulares da REPAR, e filtros dinâmicos para compensar
as variações do processo no tempo.

7.1.3: Considerações Sobre o Fracionamento para o Programa de
Inferências

Figura 26: Cortes / PEV.

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A figura 26 representa as faixas de destilação (corte / produto) da nafta
pesada e do querosene, e a reta ao fundo representa a curva P.E.V. do petróleo.
A faixa compreendida entre os trinta e setenta % vaporizados da sempre sobre a
reta e independe do grau de fracionamento. Os desvios dos cortes em relação à
reta guia, compreendendo a parte inicial e final dos cortes dos produtos, são em
função do fracionamento.

O L/V é a relação, numa determinada região de fracionamento, do líquido
descendente pelo vapor ascendente, como exemplifica a figura 27.

Figura 27: Fracionamento em uma Seção da Torre Atmosférica.

Essa figura mostra claramente duas regiões, uma imediatamente acima da
seção, e outra imediatamente abaixo da mesma, sendo que cada uma tem seu
respectivo L/V.

O fracionamento, conforme visto no capítulo 4, é função do número de
pratos teóricos da torre e do refluxo interno ao longo da torre. Como há limitação
no número de pratos teóricos da torre, pois este já está definido, procura-se uma
condição de L/V que proporcione o melhor fracionamento, fornecendo-se calor
suficiente à carga ou reduzindo-se a pressão parcial dos hidrocarbonetos na
região de flash.

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Figura 28: L/V e o fracionamento.

Na figura 28, se pode ver que efeito um aumento no L/V no corte entre a
querosene e o diesel leve. Nota-se que, à medida que o L/V aumenta, o desvio em
relação à curva do cru (PEV) diminui, ou seja, melhora o fracionamento, contudo
será maior o volume de líquido que desce ao longo da torre (refluxo interno
sobrevaporizado), assim aumentando o delta de pressão ao longo da torre.
Levando essa condição ao extremo, chegaria um momento em que o nível de
líquido de cada prato levaria a uma condição de atolamento, e no recheio a uma
diminuição de sua eficiência (flooding). Assim, se percebe que só se chegaria a
um fracionamento perfeito, com rendimento máximo dos produtos, se o número de
pratos teóricos fosse infinito. Assim, a condição que está sendo perseguida é a de
menor pressão.

Figura 29: Torre de destilação / fracionamento.

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Na figura 29 se encontra representado, à grosso modo, a eficiência de
fracionamento em uma torre de destilação, onde se vê que nem todo o produto
vaporizado é retirado da torre, uma fração do líquido vaporizado retorna ao longo
da torre (refluxo interno - sobrevaporizado), e se soma ao líquido que não
vaporizou na retirada de fundo. O problema enfrentado consiste em minimizar o
sobrevaporizado sem comprometer a qualidade do diesel pesado e do diesel linha
por conseqüência.

7.2: Visão Geral do Programa Principal de Inferência da Torre
Atmosférica

O programa pode ser dividido em quatro seções bem distintas, cada uma
com seu objetivo [ 11 ]:

1. Criação das várias partes que compõem a coluna de destilação e seus
produtos e definição de parâmetros que se mantém constantes;

2. Inicialização das partes criadas na seção anterior e dos canais de
comunicação do programa;

3. Ligação entre as várias partes inicializadas na seção anterior; de acordo
com a coluna que se deseja montar;

4. Loop (repetição) principal do programa de inferência, onde são realizadas
as leituras de valores do processo, as inferências, e a posterior escrita
destes valores para o PI. O programa permanece nesta seção após sua
primeira iteração.

As seções citadas acima podem ser vistas em maiores detalhes nas seções
7.2.1, 7.2.2, 7.2.3 e 7.2.4 respectivamente.

Vale citar que, tanto a leitura de valores do programa, quanto à escrita de
valores calculados, pode ser tanto diretamente do PI quanto de um arquivo texto.
Essa funcionalidade foi incluída para permitir a realização com mais facilidade de

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testes com o programa, se gerando um conjunto de entradas empírico e
analisando as saídas fornecidas pelo programa.

7.2.1: Declaração das Partes da Torre Atmosférica

Inicialmente, são incluídas algumas bibliotecas padrões do sistema, e as
declarações dos objetos que virão a serem usados no programa.

A seguir, são definidos parâmetros constantes da torre, como área dos
pratos e espaçamento entre eles, e fatores de perdas por radiação e correção de
leitos.

É declarada também uma variável