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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2012.tde-15072013-163819
Document
Author
Full name
André Luiz Nunis da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2012
Supervisor
Committee
Seckler, Marcelo Martins (President)
Carrillo Le Roux, Galo Antonio
Giulietti, Marco
Title in Portuguese
Dinâmica e controle de um sistema de cristalização por evaporação múltiplo-efeito.
Keywords in Portuguese
Controle preditivo
Cristalização
Evaporação múltiplo-efeito
Abstract in Portuguese
O desenvolvimento de métodos que aumentem a eficiência de controle de processos de cristalização ganhou importância devido à necessidade de melhoras nas taxas de produção, minimizando os custos de energia e mantendo a qualidade das partículas. Neste trabalho os autores estudaram a aplicação de um controlador preditivo (MPC) a um processo de cristalização de cloreto de sódio por evaporação múltiplo-efeito, com alimentação paralela, permitindo que a planta busque, em tempo real, o melhor ponto de operação respeitando os limites definidos. Primeiramente, foi criado um modelo fenomenológico não linear através de balanços de massa, energia e momento considerando a cinética de cristalização, de forma que se possa simular a dinâmica de operação dos cinco efeitos operando dependentemente. O modelo físico possibilitou a aplicação de um controlador do tipo MPC com zona de controle permitindo que as principais variáveis de saída encontrem, dentro de uma faixa de operação aceitável, o ponto ótimo do processo nas condições atuais. Ao mesmo sistema foi aplicado um controlador clássico do tipo PID para avaliação dos ganhos adquiridos pela técnica de controle por predição do estado futuro da planta, observando uma melhor estabilidade e queda no consumo energético.
Title in English
Dynamic and control of a crystallization system by multiple-effect evaporation.
Keywords in English
Crystallization
Model predictive control
Multiple-effect evaporation
Abstract in English
The development of methods to increase the efficiency of the crystallization process control has gained importance due to the need to improve production rates, to minimize energy costs and to improve the quality of particulate products. In this work the author has applied a model predictive control (MPC) to a continuous forced circulation five-stage evaporative sodium chloride crystallizer with parallel feed, providing the real time search of the best operating point inside the defined set of constraints. First, a non-linear phenomenological model was developed by mass, energy and moment balances coupled to the crystallization kinetics, to simulate the dynamic operation of the five effects working dependently. The physical model enabled the study of the implementation of a model predictive control MPC with zone control that allows the main output variables to be controlled in acceptable operating ranges and the detection of the optimum operating point of the process corresponding to current economic conditions. To evaluate the benefits of the advanced control strategy, a classical PID control system was also implemented in the crystallization system and the two strategies were compared to evaluate the benefit of the model based predictive strategy that provides a better stability and a decrease in the energy consumption.
 
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Publishing Date
2013-07-19
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • Seckler, Marcelo M., et al. Salt Crystallization on a 1 m Scale: From Hierarchical Design to Pilot Plant Operation [doi:10.1021/ie302657n]. Industrial & Engineering Chemistry Research [online], 2013, vol. xxx, p. 130307151715004.
  • SILVA ALN, Seckler, M. M., e ODLOAK D. Estudo de aplicação de controle preditivo num processo de cristalização por evaporação múltiplo-efeito. In COBEQ 2012 - XIX Congresso Brasileiro de Engenharia Química, Búzios, 2012. Anais do Congresso Brasileiro de Engenharia Química.São Paulo : ABEQ - Associação Brasileira de Engenharia Química, 2012.
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