Da engenharia conceitual à detalhada: simulação e design de controle de uma planta de produção de hidrogênio

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorSantos, Lizandro de Sousa-
Autor(es): dc.contributorOliveira, Hugo Alvarenga-
Autor(es): dc.contributorMoreira, Roger Matsumoto-
Autor(es): dc.creatorAntunes, Pedro Chediak de Paula-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:14:43Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:14:43Z-
Data de envio: dc.date.issued2021-09-30-
Data de envio: dc.date.issued2021-09-30-
Data de envio: dc.date.issued2020-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/23441-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/766592-
Descrição: dc.descriptionO gás hidrogênio é fundamental para diversos processos industriais, como o hidrotratamento de frações de petróleo, as sínteses de Haber-Bosch e FischerTropsch, a produção de metanol, além de ser aplicado em células combustíveis, uma potencial fonte de energia limpa a ser adotada em larga escala no futuro, devido à crescente urgência em lidar com as questões ambientais. Dos métodos para sua produção, a reforma a vapor do gás natural é o mais utilizado na indústria e pode ser projetado tanto para gerar gás de síntese, a mistura de CO e H2, quanto para gerar hidrogênio puro. Nessa ótica, no presente trabalho é simulada a planta de produção de hidrogênio proposta por Chehade et al. (2020), com auxílio do software de modelagem UniSim® Design R390.1, fornecido pela Honeywell. Em sequência, desenhase o fluxograma de processo da unidade, que serve de base para a etapa seguinte, utilizando como ferramenta o AutoCAD® 2021. A partir da simulação, aplica-se uma adaptação da metodologia de Controle Industrial Global detalhada por Seborg et al. (2017), no intuito de definir as malhas de controle necessárias para operar a planta, considerando a demanda de mercado, restrições ambientais, de qualidade e de segurança aplicáveis, além do efeito de distúrbios sobre a operação. Desta forma, obtémse uma modelagem da produção de hidrogênio e, com auxílio das informações quantitativas fornecidas pela simulação, é projetado um sistema de controle global para atender as necessidades da planta. Por fim, as malhas de controle do processo são desenhadas em fluxogramas de tubulação e instrumentação para representar visualmente a estrutura de controle projetada.-
Descrição: dc.descriptionHydrogen gas is a key reactant for several industrial processes, such as hydrotreating of petroleum fractions, Haber-Bosch and Fischer-Tropsch synthesis and methanol production, besides its application in fuel cells, a potential energy source to be widely adopted in the future, due to the pressing urgency to deal with environmental issues. In the industrial context, hydrogen is mostly synthesized through natural gas steam reforming, which can be designed to obtain either syngas, a mixture of CO e H2, or pure hydrogen. The present work simulates a hydrogen production process conceived by Chehade et al. (2020) using UniSim® Design R390.1, a modeling software supplied by Honeywell. Subsequently, a process flow diagram is drawn using AutoCAD® 2021 to represent the industrial unit and support the following steps. Based on simulation results, this project applies an adaptation of the Plantwide Control Design method described by Seborg et al. (2017) to define the necessary control loops for plant operation considering market demand, quality, environmental and safety constraints and the effect of disturbances over unit operations. Therefore, this work obtains an appropriate modelling of the hydrogen production and, supported by quantitative evidence acquired from the simulation, a plantwide control system is designed to meet industrial necessities. Finally, all control loops are drawn in piping and instrumentation diagrams to visually represent the designed control structure.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectReforma a vapor-
Palavras-chave: dc.subjectHidrogênio-
Palavras-chave: dc.subjectGás de síntese-
Palavras-chave: dc.subjectSimulação-
Palavras-chave: dc.subjectControle industrial global-
Palavras-chave: dc.subjectSimulação por computador-
Palavras-chave: dc.subjectHidrogênio-
Palavras-chave: dc.subjectControle de processo químico-
Palavras-chave: dc.subjectSteam reforming-
Palavras-chave: dc.subjectHydrogen-
Palavras-chave: dc.subjectSyngas-
Palavras-chave: dc.subjectSimulation-
Palavras-chave: dc.subjectPlantwide control design-
Título: dc.titleDa engenharia conceitual à detalhada: simulação e design de controle de uma planta de produção de hidrogênio-
Tipo de arquivo: dc.typeTrabalho de conclusão de curso-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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