Otimização da operação de um reator de pirólise de resíduos sólidos industriais

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Química.Neste trabalho é realizado o estudo do caso da reciclagem, por pirólise, de resíduos poliméricos provenientes de empresas da região nordeste do estado do Rio Grande do Sul, que são considerados críticos no que se refere ao volume gerado e ao grau de periculosidade. Os resíduos estudados foram: Polipropileno(PP), Acrilonitrila-Butadieno-Estireno(ABS) e resíduo de tinta de origem poliuretânica. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia para otimizar a operação de um reator de pirólise multiprodutos, cujos maiores desafios são gerar produtos que sejam atóxicos e aproveitados no mercado a preços competitivos, remunerar o capital investido para desenvolver, montar e operar a planta de pirólise, e utilizar um método de otimização viável para um sistema de produção batelada multiprodutos. Para este propósito, o trabalho é composto por três partes principais: a) aquisição on line de dados, através de um sistema experimental montado em escala de bancada; b) levantamento de informações, em campo, sobre a região de inserção da planta de pirólise; e c) desenvolvimento de um código computacional para a otimização do reator pirolítico. A otimização da planta de pirólise multiprodutos consistiu na atualização do sequenciamento da produção e dos set points operacionais necessários para atingir os objetivos do planejamento de produção, dentro de um horizonte de tempo de um mês através da maximização de uma função lucro. Essa função envolveu dados técnicos e econômicos, como temperatura e tempo de batelada, preços e quantidades processadas e produzidas de resíduos e de óleos, respectivamente, quantidades consumidas e geradas de gases combustíveis e restrições de demanda de matérias-primas e produtos. Esse problema de otimização foi resolvido através de uma metodologia de solução utilizando Algoritmos Genéticos. O resultado é um código computacional flexível, que permite rescheduling para absorver as variações das necessidades de mercado, capacidade de produção e condições operacionais, dentro de um tempo computacional viável e que pode ser usado para vários resíduos, onde o rendimento de produtos e a energia envolvida no processo são determinados sem o conhecimento prévio da cinética e do calor das reações de pirólise