Projeto de controle digital de alimentador de sólidos com medidas da concentração por meio da transmissão gama em Unidade Piloto a Frio tipo FCC

Abstract

Foi desenvolvido um modelo para o controle de alimentação de sólidos para um Leito Fluidizado Circulante (CFB) em uma unidade piloto do tipo FCC - Fluid Catalytic Cold Cracking. Um controle digital usando medidas de transmissão gama como variável de processo foi proposto. As dimensões da unidade piloto são: um riser de 6.700 m de altura e 0.092 m de diâmetro, feito em um material acrílico transparente. O processo FCC é um dos mais importantes na refinaria e requer automação e controle para manter as condições operacionais em estado estacionário. Devido à sua complexidade, a modelagem da dinâmica e do controle de unidades FCC representam um grande desafio. O modelo de controle matemático descreve o sistema usando a função de transferência. A função de transferência do processo é obtida por identificação de sistemas e emulação, e um controlador digital é projetado e analisado. As variáveis independentes são as medidas de pressão, fluxo de ar e transmissão gama, pelas quais os parâmetros do fluido são determinados. Utilizando um sistema de controle em malha fechada e funções incorporadas do Matlab, a simulação da função de transferência foi obtida com base na pressão e na transmissão gama como variáveis de controle. Matlab/Simulink é usado para modelar a resposta do sistema sob ação do controlador. A resposta é tomada para avaliar a injeção de sólidos no riser, e a transmissão de raios gama é usada para medir a concentração de sólidos. A fração volumétrica e a velocidade do catalisador foram obtidas em seções de teste que possuem fontes de amerício (Am-241) e detector blindado, posicionadas axialmente a 0,650, 1,384 e 3,424 metros. A intensidade gama é monitorizada por uma fonte gama isotópica ²⁴¹Am e um detector de cintilação Na(Tl). Três seções de teste para medições de pressão e transmissão gama são instaladas ao longo do riser. A blindagem de chumbo para fonte e detector mais colimadores mantém o raio gama adequado para a varredura axial e radial. Os resultados são discutidos e comparados com dados da literatura.