Otimização do posicionamento de componentes no layout de plantas quimicas
Lucilene Beatriz Pissinatto
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP P677o
Campinas, SP : [s.n.], 2001.
137p. : il.
Orientador: Reginaldo Guirardello
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: O desenvolvimento adequado do layout de uma planta química é muito importante por motivos de economia, operação e segurança. A otimização global da planta deve incluir a otimização do posicionamento dos componentes e o comprimento e distribuição da tubulação, satisfazendo as restrições de...
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Resumo: O desenvolvimento adequado do layout de uma planta química é muito importante por motivos de economia, operação e segurança. A otimização global da planta deve incluir a otimização do posicionamento dos componentes e o comprimento e distribuição da tubulação, satisfazendo as restrições de segurança. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de modelos matemáticos mais eficientes, do ponto de vista computacional, para realizar a otimização do posicionamento dos componentes do layout de plantas químicas, através da formulação do problema em programação mista, inteira e linear (MILP), resolvendo-se com o auxílio do pacote comercial de otimização, GAMS/CPLEX. Um modelo mais eficiente implica em menor tempo de cálculo e resultados satisfatórios. Para testar os modelos foram propostos três casos de estudo, com diferentes números de componentes: uma unidade petroquímica (6 componentes); uma unidade de polimerização (7 componentes) e uma planta de recuperação de mercúrio a partir de efluentes eletrolíticos (9 componentes). O tempo computacional para resolver cada caso está intimamente ligado ao número de componentes, ou seja, quanto maior o número, tanto maior o tempo gasto para sua resolução. Os modelos testados variaram de caso para caso, isto é, com a adição de algumas restrições lógicas e/ou substituição de outras restrições relacionadas aos bocais e tubos, o tempo computacional diminuiu para a unidade petroquímica e para a planta de recuperação de mercúrio, no entanto, o modelo original (existente na literatura) apresentou melhores resultados para a planta de polimerização. Portanto, verificou-se que os modelos propostos são melhores em algumas situações, mas não em outras, dependendo do caso de estudo e das condições envolvidas (número de variáveis, número de iterações e nós inspecionados pelo algoritmo B&B, etc.)
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Abstract: The adequate development of the layout of a chemical plant is very important because of economic, operational and safety reasons. The overall optimization of the plant must inc1ude the optimization of the placement of the components and the length and distribution of the pipes, satisfying...
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Abstract: The adequate development of the layout of a chemical plant is very important because of economic, operational and safety reasons. The overall optimization of the plant must inc1ude the optimization of the placement of the components and the length and distribution of the pipes, satisfying safety constraints. The objective of this work was the development of more efficient mathematical models to accomplish the optimization of the placement of the components of the layout of chemical plants, through the formulation of the problem as mixed integer linear programming (MILP), solved with the aid of a commercial optimization package, GAMS/CPLEX. A more efficient model implies in smaller time of calculation and satisfactory results. To test the models, three case studies were proposed, with different numbers of components: a petrochemical unit (6 components); a suspension polymerization plant (7 components) and a recovery of mercury from the effluents of electrolytic plant (9 components). The computational time to solve each case is intimately linked to the number of components, in other words, as larger the number, so much larger the time spent for its resolution. The tested models showed mixed results, that is, with the addition of some logical constraints or substitution of other constraints related to the nozz1es and pipes, the computational time decreased for the petrochemical unit and for the plant of mercury recovery, but the original model (existent in the literature) presented better results for the suspension polymerization plant. Therefore, it was verified that the proposed models are better in some situations, but not in others, depending on the case study and of the involved conditions (number of variables, number of iterations and nodes inspected by the algorithm B&B, etc.)
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