Estratégias de minimização de efluentes na síntese e integração de processos

No presente estudo avaliou-se a possibilidade de métodos de optimização na resolução de problemas de minimização de águas potáveis e efluentes. Utilizaram-se para o efeito diferentes ferramentas de optimização (EXCEL, LINGO 7.0, funções de optimização do MATLAB 7.0), na avaliação de dois casos de estudo: i) Remoção de fenol em efluentes aquosos de uma instalação de reciclagem de óleo, como exemplo de um problema de linearidade da função objectivo e suas restrições; ii) Minimização de água e efluentes aquosos numa refinaria de petróleo, como exemplo de um problema de não linearidade da função objectivo e suas restrições. Mostra-se que problemas de prevenção e controlo da poluição podem ser, de um modo eficaz, avaliados por optimização matemática

Estratégias de minimização de efluentes na síntese de processos

Dissertação de mestrado em Tecnologia do AmbienteO objectivo central desta dissertação consistiu na avaliação das possibilidades de métodos de optimização na resolução de problemas de prevenção e controlo de poluição. Utilizaram-se para o efeito diferentes ferramentas de optimização, nomeadamente o módulo ‘solver’ existente no EXCEL (Microsoft Co.), o LINGO 7.0 (Lindo Systems, Inc.), o ASPEN WATER 11.1 (AspenTech, Inc.) e funções de optimização do MATLAB 7.0 (MathWorks, Inc.). Seleccionaram-se 3 casos de estudo: o primeiro representa um caso de linearidade da função objectivo e suas restrições, tendo como objectivos a minimização dos custos operativos de agentes de separação de massa e o número de permutadores de transferência de massa utilizados para a concretização do custo mínimo operativo; o segundo caso de estudo descreve uma situação de não linearidade da função objectivo e suas restrições, sendo o principal propósito a minimização dos efluentes do processo e o terceiro problema caracteriza-se pelo desconhecimento do modelo matemático que o descreve - eram, unicamente, conhecidas as unidades processuais e as características das correntes de entrada de cada uma - tendo como objectivo reduzir o consumo de água e relacioná-la com os custos de operação. Foram ponderadas duas opções de regeneração, A e B. No primeiro problema, o número mínimo de permutadores obtido foi de 7 com diferentes combinações das correntes ricas e pobres, e utilizado, como agente de separação de massa de menor custo, o carvão activado. Para o segundo caso obtiveram-se diferentes cenários sendo que, o melhor, apresentou um valor mínimo de caudal de água de 28,2 t/h e 25 t/h de águas regeneradas. Para o terceiro exemplo, a redução do custo total associado ao consumo de água foi de 10,3% sem regeneração. O custo de regeneração para a opção A foi de 11,8€ e 3,7€ para a opção B.The main objective of this dissertation was to evaluate the possibilities of optimization methods in solving pollution prevention and control problems. Different optimization methods were used, namely, the ‘solver’ module from EXCEL (Microsoft Co.), LINGO 7.0 (Lindo Systems, Inc.), ASPEN WATER 11.1 (AspenTech, Inc.) and optimization functions of MATLAB 7.0 (MathWorks, Inc.). Three case studies were selected: the first study represents a linear case of the objective function and its constraints, having as aim the minimization of operating cost of the mass separating agents and the number of mass exchangers used for formulation of the minimum operating cost; the second describes a situation of nonlinear case of objective function and its constraints, being, the main purpose the wastewater minimization of the process and the third is characterized by the non-acquaintance of the mathematical model and the characteristics of the inlet streams of each one, having as the objective reducing the consumption of water and relate it with the costs of operation. Two options of regeneration were considered, A and B. In the first problem, the minimum number of mass exchangers obtained was 7, with different combinations of rich and lean streams and used activated carbon as the lower cost mass separating agent. For the second case, different scenarios were obtained, being, that the best showed a minimal value of water demand of 28,2 t/h and 25 t/h of water regenerator. For the third example, the reduction of total costs associated of water consumption was of 10.3% without regeneration.The cost of regeneration with option A was of 11 .8€ and 3.7€ for option B