Simulação dinâmica e controle do processo de absorção de SO2 em torre de recheio usando o software Aveva Process Simulation

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Ferreira, Paulo Henrique Nascimento [UNIFESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Torre de recheio; Torre de nebulização; Absorção; Simulação dinâmica; Controle de processos; Packed tower; Spray tower; Absorption; Dynamic simulation; Process control
• Link de acesso: https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/67969

Os poluentes gasosos são nocivos à saúde e ao meio ambiente. O dióxido de enxofre é um importante poluente proveniente principalmente da queima de combustíveis fósseis para produção de energia. Esse poluente pode causar problemas respiratórios aos seres humanos e colaborar com a formação de chuva ácida. Dentro desse contexto, é importante avaliar os processos de remoção do SO2 dos gases de combustão, de forma a torná-los mais eficientes e com menor custo. Neste trabalho, o objetivo foi realizar simulações em estado estacionário e dinâmico de uma torre de recheio, utilizando como entrada os dados experimentais de uma torre de pulverização real desenvolvida por Codolo (2010), a fim de avaliar suas características de desempenho e projeto para a remoção de SO2, empregando solução de NaOH. As principais variáveis de entrada usadas foram: as vazões de gás (entre 95,1 e 380,5 m3/h); as vazões de líquido (entre 800 e 1500 L/h); as composições de SO2 (aproximadamente 900 ppm); as quantidades de NaOH necessárias para a absorção e coeficiente de transferência de massa. A torre de recheio foi implementada no software AVEVA Process Simulation, um simulador projetado para atender os recentes avanços da indústria química moderna. A simulação estacionária possibilitou realizar a validação dos dados experimentais por meio da comparação entre as eficiências. O modelo simulado mostrou excelente correspondência com os dados experimentais. Foi obtido um coeficiente de correlação (R2) de 0,998 e 1 para os dados de entrada referentes as configurações da torre de pulverização com 1 bico e 5 bicos, respectivamente. Foi possível avaliar o perfil de perda de carga e a faixa de inundação da torre de recheio utilizando os recheios FLEXISADDLES ¾", FLEXISADDLES 1", FLEXIRING P1" e FLEXIRING P1,5". Os recheios do tipo SADDLES demonstraram maior perda de carga. O recheio FLEXIRING P1,5" demonstrou melhor capacidade de fator de inundação e menor perda de carga. O comportamento da concentração de SO2 na saída da torre foi avaliada em malha aberta ao realizar distúrbios na vazão de gás e composição de entrada da torre. Por fim, implementou-se um controle PID para avaliar as respostas dinâmicas da concentração de SO2 na corrente de gás de saída em decorrência de mudanças de setpoint e de distúrbios na vazão de gás e composição de entrada. Foi possível obter um controle capaz de estabilizar o sistema com valores inexpressivos de overshoot e rápida estabilização para o problema do tipo servo, alcançando desvios menores que 0,3% para o problema do tipo regulatório.