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Publicação
Estudo de melhoria da ferramenta de planificação da produção de utilidades, recorrendo a algoritmos de otimização não linear, NLIM
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| 4.42 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
Nos grandes complexos industriais, a procura e os preços das utilidades estão em constante mudança, sendo várias as oportunidades para otimizar o planeamento da rede de utilidades. Verificou-se que, nem sempre os métodos de otimização existentes, providenciam as soluções ideais ao funcionamento operacional do sistema, especialmente quando o planeamento sofre alterações frequentes, implicando que as condições ótimas mudem ao longo do tempo. No sentido de otimizar o sistema de utilidades da Refinaria de Sines, foi adquirida uma ferramenta de planeamento offline, na vertente das utilidades, o gPROMS Utilities Planner, desenvolvida pela empresa Process Systems Enterprise. Esta ferramenta, através de algoritmos de otimização não linear inteiros mistos, NLIM, permite prever o impacto na gestão de utilidades, em função do plano de produção, considerando a variação da procura e dos preços das utilidades. O principal objetivo deste trabalho é corrigir e atualizar o Planner, aproximando o modelo implementado na ferramenta, à configuração real do sistema de utilidades da Refinaria e, desta forma, poder estudar o seu desempenho como ferramenta de previsão, mediante um plano de produção. A correção da ferramenta, passou pela realização do mapeamento das correntes processuais do sistema de utilidades da Refinaria, sendo possível identificar as correntes em falta no modelo do Planner. Para a sua atualização, desenvolveram-se equações para prever os consumos e produções de utilidades nas unidades processuais, através de modelos de regressão linear simples e múltipla. Com o objetivo de testar a ferramenta, estudaram-se três casos operacionais reais da Refinaria de Sines, analisando o output fornecido pelo Planner, comparativamente com o output real, dando especial atenção à rede de vapor e de energia elétrica. Os resultados obtidos indicam que, de modo geral, a ferramenta apresenta um bom desempenho ao descrever os níveis de produção e consumo de vapor. No entanto, nem sempre a otimização das necessidades energéticas do processo, corresponde aos valores verificados para o caso operacional em estudo. Este é um aspeto importante, uma vez que, um dos principais interesses na utilização da ferramenta, é diminuir o custo total de energia, através do aumento de eficiência energética no sistema de utilidades.
In large industrial complexes, the demand and prices of utilities is constantly changing, therefore, there are many opportunities to optimize the planning of the utilities system. The existing optimization methods do not always provide the ideal operational conditions, especially when the planning strategy frequently changes, implying that the optimal conditions change over a given planning horizon. In order to optimize the Sines Refinery's utilities system, an offline planning tool was acquired, in the area of utilities, the gPROMS Utilities Planner, developed by Process Systems Enterprise (PSE). This tool, through non-linear mixed integer optimization algorithms, PNLIM, allows predicting the impact on utility management, depending on the production plan, considering the variation in demand and prices of utilities. The main objective of this work is to correct and update Planner, approximating the implemented model in the tool, to the real configuration of the Refinery's utility system and consequently, to study its performance as a forecasting tool, according to a production plan. The correction of the tool involved mapping the process streams of the Refinery's utilities system, making it possible to identify the missing streams in the Planner's model. For its updating, equations were developed to predict the consumption and production of utilities in processual units, through simple and multiple linear regression models. In order to validate the tool, three real cases were simulated, analyzing the output provided by Planner and comparing to the real output. The obtained results indicate that, in general, the tool presents a good performance when describing the levels of production and consumption of the steam network. However, the optimization of the energy needs of the process does not always correspond to observed values in the real operational scenario. This is an important aspect, since one of the main interests in the usage of the tool, is to reduce the total energy cost, by increasing the energy efficiency in the utilities system.
In large industrial complexes, the demand and prices of utilities is constantly changing, therefore, there are many opportunities to optimize the planning of the utilities system. The existing optimization methods do not always provide the ideal operational conditions, especially when the planning strategy frequently changes, implying that the optimal conditions change over a given planning horizon. In order to optimize the Sines Refinery's utilities system, an offline planning tool was acquired, in the area of utilities, the gPROMS Utilities Planner, developed by Process Systems Enterprise (PSE). This tool, through non-linear mixed integer optimization algorithms, PNLIM, allows predicting the impact on utility management, depending on the production plan, considering the variation in demand and prices of utilities. The main objective of this work is to correct and update Planner, approximating the implemented model in the tool, to the real configuration of the Refinery's utility system and consequently, to study its performance as a forecasting tool, according to a production plan. The correction of the tool involved mapping the process streams of the Refinery's utilities system, making it possible to identify the missing streams in the Planner's model. For its updating, equations were developed to predict the consumption and production of utilities in processual units, through simple and multiple linear regression models. In order to validate the tool, three real cases were simulated, analyzing the output provided by Planner and comparing to the real output. The obtained results indicate that, in general, the tool presents a good performance when describing the levels of production and consumption of the steam network. However, the optimization of the energy needs of the process does not always correspond to observed values in the real operational scenario. This is an important aspect, since one of the main interests in the usage of the tool, is to reduce the total energy cost, by increasing the energy efficiency in the utilities system.
Descrição
Palavras-chave
Sistemas de utilidades Planeamento da produção Otimização gPROMS