Modeling and Dynamic Analysis of a Fluid Catalytic Cracking Unit (FCCU)

Abstract

Abstract: This work presents several PSE techniques to analyze the behavior of a FCCU. In the second chapter, the construction of the dynamic model for an Orthoflow F type FCCU is presented. This model only considers the riser, reactor, stripping section, regenerator, slide and interconnection valves. The model can predict, with good accuracy, the yield of gasoline and other products, at the most frequent operating conditions. Parametric sensibility of the model was developed by the Relative Gain Array analysis. A dynamic neural network for the FCCU was proposed using the NARX model in closed loop scheme. The stability of the system was determined using the continuation integration strategy and the stability definition is based in the eigenvalues of the different steady states presented by the unit. Finally, a control strategy was proposed based on the previous analysis made to the unit.

Este proyecto presenta el desarrollo de un modelo dinámico para la unidad Orthoflow F de craqueo catalítico en lecho fluidizado (FCCU por sus siglas en inglés) y el uso de diferentes herramientas de ingeniería de sistemas de proceso (PSE por sus siglas en inglés) para realizar un análisis basado en modelo y proponer usos futuros para el mismo. El modelo considera el reactor, la sección de despojamiento y el regenerador del catalizador. El modelo dinámico es capaz de predecir el rendimiento de gasolina y otros productos que resultan del proceso. Se analizó la sensibilidad paramétrica del sistema con la ayuda de la matriz de ganancia relativa (RGA por sus siglas en inglés). Se propuso la estructura de una red neuronal dinámica utilizando el modelo no-lineal exógeno autorregresivo (NARX por sus siglas en inglés) cerrado. Se determinó la estabilidad del sistema en estado estacionario utilizando la integración del modelo por continuación y la definición de estabilidad de estados estacionarios con valores propios complejos, los cuales dieron indicios de regiones estables e inestables del sistema. Finalmente se propuso una estrategia de control basada en el análisis previo de la unidad.