Title

CONTROLE ADAPTATIVO APLICADO À OTIMIZAÇÃO DO CONTROLE DE TEMPERATURA DA PRECIPITAÇÃO DE HIDRATO NO PROCESSO BAYER

ADAPTIVE CONTROL APPLIED TO THE OPTIMIZATION OF THE TEMPERATURE CONTROL OF HYDRATE PRECIPITATION IN THE BAYER PROCESS

Authorship

Rodrigues, Francisco Sérgio Clementino; Cruz, Victor César Ribeiro da; Ferreira, Cleberson

Rodrigues, Francisco Sérgio Clementino

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Cruz, Victor César Ribeiro da

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Ferreira, Cleberson

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DOI

10.5151/2594-5335-20313

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Abstract

O objetivo deste trabalho é diminuir a variação de temperatura dos tanques aglomeradores e cementadores, garantindo a mínima variabilidade do produto final devida a esse fator. Para obtenção comercial da Alumina de grau metalúrgico, matéria prima do alumínio primário, é utilizado o Processo Bayer. Antes de chegar à precipitação, o licor passa por várias etapas e sai com a temperatura em torno de 102°C, muito elevada para precipitar o hidróxido de alumínio. Para redução e controle dessa temperatura são utilizados trocadores de calor "de placas", com válvulas de controle automáticas no circuito de água de resfriamento. Através dessas, os operadores selecionavam as temperaturas de set points. Esta atuação era contínua, e gerava uma oscilação de até 3,8oC (onde o admissível é 1oC) em torno do set point (aprox. 71oC), provocando a precipitação precoce ou retardada do hidróxido, diminuindo a qualidade e quantidade do produto final. A modificação iniciou-se pela troca da referência de controle do PID, que passou a ser no próprio tanque (ponto influenciado por todas as variáveis de entrada), e não mais na saída do trocador de calor. No segundo momento foi criado um controle adaptativo que inibia as variações bruscas do PID, além de devolvê-lo ao ponto de estabilidade do sistema. O resultado alcançado foi uma variação de 0,3oC (pico a pico), sem qualquer intervenção do operador; além de uma menor variação (e menos brusca) do elemento final de controle, com um sistema totalmente automático.

The objective of this work is reduce the temperature variation of the agglomeration e cementation steps, ensuring minimal variability of the final product due to this factor. To obtain commercial metallurgical grade alumina, the raw material for primary aluminum, Bayer process is used. Before reaching the precipitation, the liquor goes through several steps and leave with the temperature around 102°C, too high to precipitate aluminum hydroxide. To reduce and control this temperature, plate heat exchangers are used with automatic control valves in the cooling water circuit. Through these, the operators selected the set point temperature. This action was continuous, and provoked a range of up to 3.8 degrees C (1°C permissible), around the set point (approx. 71°C), causing the precipitation of early or delayed hydroxide, reducing the quality and quantity of final product. The change was initiated by replacing the reference PID control, which became the tank itself (point influenced by all input variables), and no more in the output of the heat exchanger. In second place was created a adaptive control that inhibited abrupt changes in the PID, and return it to the point of stability. The result achieved was a variation of 0.3oC (peak to peak), with no operator intervention and a variation smaller (and less abrupt) of the final control element in a fully automatic system.

Keywords

Controle adaptativo; Variação de temperatura; Precipitação de hidrato; Processo Bayer.

Adaptive control; Temperature variation; Hydrate precipitation; Bayer process.