Analisi di fattibilità e sviluppo di un applicazione di controllo multivariabile su unità Vacuum

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA Facoltà di Ingegneria Master universitario di I livello in: RAFFINAZIONE IDROCARBURI: PROCESSI ED AFFIDABILITÀ Coordinatore Prof. G. Mimmi Analisi di fattibilità e sviluppo di un applicazione di controllo multivariabile su unità Vacuum Relatore: Dott. Mauro Moschetti Pusterla Tesi del Dott. Giuliano Leoni Anno Accademico

2 c Giuliano Leoni Web: Relazione realizzata in L A TEX2ε.

3 Introduzione Il presente documento vuole essere una relazione sulle attività svolte durante lo stage presso la raffineria ENI di Sannazzaro dè Burgondi al termine del master universitario di primo livello in Raffinazione Idrocarburi: processi e affidabilità. Esso vuole essere in linea con il documento richiesto da Eni Corporate University ad inizio master. Figura 1: Locandina Master L attività di stage è avvenuta nel periodo Marzo - Settembre 2008 con inserimento presso l unità APROC (Automazione di processo) di raffineria. Le attività cui sono stato coinvolto sono state: Supporto ordinario al controllo di base e avanzato presente in raffineria; Commissioning 2008 DMCplus Splitter Propano Propilene; Tuning PID nuovo impianto Deasphalting Rose; Migrazioni inferenziali Reforming Catalitico da tecnologia Honeywell a Aspen IQ; ENI Advanced Process Control Meeting Venezia; iii

4 iv Introduzione Realizzazione DMCplus su impianto Vacuum. L attività maggiormente seguita è stata l implementazione del controllore predittivo multivariabile presso l unità Vacuum, oggetto di questa tesi di master. Il progetto è stato commissionato alla società Aspentech, partner tecnologico per il gruppo ENI, nelle persone del prof. Brambilla Alessandro e dell ing. Scaturchio Giancarlo. Il team ENI era invece costituito dal dott. Moschetti Pusterla Mauro e dall ing. Franco Luciana. La fase di analisi dei benefici e design funzionale è stata svolta nel Novembre 2007 mentre la fase di Step Test / Identificazione è stata svolta nel periodo Maggio - Giugno 2008 per finire con il Commissioning nel Luglio 2008 a conclusione dello stage. La relazione è costituita da due capitoli. Il primo vuole essere una introduzione al mondo ENI andando ad analizzare la realtà della raffineria di Sannazzaro dè Burgondi ed in particolare dell impianto Vacuum che mi è stato permesso di conoscere nel mese di Marzo 2008 con un mese di affiancamento all operatore titolare dell impianto con turnazione 6-14 e Il secondo capitolo analizza invece il controllo multivariabile, con una iniziale introduzione al controllore Aspentech DMCplus R utilizzato dal gruppo ENI, per poi finire in una discussione sulla sua implementazione all unità Vacuum, dallo studio sui benefici economici al commissioning. Sannazzaro dè Burgondi - PV 10 Settembre 2008 Giuliano Leoni

5 Indice Introduzione Indice Elenco delle figure Elenco delle tabelle iii v vii ix 1 Ambito di applicazione del controllore Il gruppo Eni s.p.a La divisione Refining and Marketing Logistica e Distribuzione La Raffineria di Sannazzaro dè Burgondi Approvvigionamenti Ilflussodilavorazione StoccaggioeSpedizioni L unita Vacuum Descrizionedelflusso Lazonaflash Vapore di strippaggio Condizioni di cima Il sistema di mantenimento del vuoto Pacchistrutturati Dettagli sull unità Vacuum di Sannazzaro dèburgondi Scopo e descrizione dell impianto Vacuum Preriscaldodellacarica Integrazionetermica FornoB Colonna di distillazione E Sistemadivuoto Circuitoacquatemperata v

6 vi INDICE Generatoridivapore Assorbimento idrogeno solforato Ultime modifiche all impianto Implementazione del controllore Ilcontrollopredittivo(MPC) Introduzione BrevestoriadelcontrolloMPC StrategiedelcontrolloMPC Ilmodellodelpredittore Lafunzionecostoelaleggedicontrollo Aspentech DMCPlus R Che cosa è un Controllore/Sottocontrollore DMCplus? DMCplus rispetto al controllo standard di base Come lavora il Controllore DMCplus? Analisi di fattibilità per l unità Vacuum Stimadeibenefici Individuazione variabili StepTest Identificazionedelmodello SezioneForno-57FC067BPVper57HC110IVP SezioneForno-57MAXSKINper57FFC003SP SezioneForno-57FC040IVPper57TC030SP SezioneFrazionatrice-57TC064per57FC011SP Sezione Frazionatrice - 57LC005IVP per 57TC030SP Sezione Frazionatrice - 57LC003IVP per 57FC017SP Sezione Integrazione Termica - 53CALSVIL per 57HC110IVP Sezione Integrazione Termica - B5701DUTY per 53FC065SP Sezione Integrazione Termica - 57LC005IVP per 53FC065SP Strategiadelcontrollore ConclusionieValutazioni A Terminologia DMCplus 61 B Tuning di un PID con metodo Brambilla 63 C Schemi di Raffineria 67 Bibliografia 73

7 Elenco delle figure 1 Locandina Master... iii 1.1 PalazzoEni-Roma StrutturasocietariadiEni Distributore Agip Raffineria ENI di Sannazzaro de Burgondi (PV) - Immagine istituzionale Impianto FCC e Laboratorio Analisi presso lo stabilimento di Sannazzaro dèburgondi(pv) Serbatoi presso lo stabilimento di Sannazzaro dè Burgondi (PV) Schema generale impianto Vacuum Sala controllo SOI EST - Stabilimento di Sannazzaro dè Burgondi Il sistema di mantenimento del vuoto Localizzazione dell impianto Flusso impianto SchemaablocchidelcontrolloditipoMPC Gerarchia delle funzioni di un sistema di controllo per un tipico impianto: sulla sinistra èmostratoloschemadelcontrollodi tipo tradizionale, sulla destra la struttura del controllore MPC FunzionamentodellastrategiadicontrolloMPC-t= FunzionamentodellastrategiadicontrolloMPC-t= Risposte tipiche di un Controllore DMCplus e di un regolatore PID Esempio di un modello dinamico di processo utilizzato dal DM- Cplus Esempio di matrice di modelli dinamici utilizzata dal DMCplus Limiti di validità,ingegneristiciedoperatore Esempio di modello dinamico tra CV e MV Esempio di calcolo della predizione da DMCplus Predizione dinamica open loop vii

8 viii ELENCO DELLE FIGURE 2.12Effettovariazioni Calcolodellemosse Ottimizzazione a steadystate TrendsuipassidelfornoduranteStepTest FC067BPVper57HC110IVP MAXSKINper57FFC003SP FC040IVPper57TC030SP TC064per57FC011SP LC005IVPper57TC030SP LC003IVPper57FC017SP CALSVILper57HC110IVP B5701DUTYper53FC065SP LC005IVPper53FC065SP B.1 Schemadicontrollo B.2 Coefficiente c per un modello del primo ordine con tempo di ritardo(controllorepi) C.1 Flusso logico della Raffineria di Sannazzaro de Burgondi (PV). 68 C.2 SchemacontrollofornoB-5701ecolonnaE C.3 SchemacontrollofornoB C.4 Preriscaldo1/ C.5 Preriscaldo2/

9 Elenco delle tabelle 1.1 Principali condizioni operative Rese Stimabenefici Prezziprodotti Variabili controllate Variabili manipolate Variabili feedfoward Problemiriscontrati ix

10 x ELENCO DELLE TABELLE

11 Capitolo 1 Ambito di applicazione del controllore 1.1 Il gruppo Eni s.p.a. Con una capitalizzazione di borsa di oltre 97 miliardi di euro, l Eni è una delle società energetiche integrate più importanti al mondo; opera nelle attività del petrolio e del gas naturale, della generazione dell energia elettrica e dell ingegneria delle costruzioni, in cui vanta competenze di eccellenza e forti posizioni di mercato a livello internazionale. Figura 1.1: Palazzo Eni - Roma La società si compone di tre divisioni: Exploration and Production: L Eni ricerca e produce idrocarburi in Italia, Africa Settentrionale, Africa Occidentale, Mare del Nord, Golfo del Messico e Australia e in aree ad alto potenziale quali l area del Mar Caspio, il Medio e l Estremo Oriente e l America Latina. 1

12 2 Ambito di applicazione del controllore Gas and Power: L Eni opera nelle attività di approvvigionamento, trasporto, distribuzione e vendita di gas naturale, nonchè nella produzione e vendita di energia elettrica. Refining and Marketing: L Eni opera nella raffinazione e commercializzazione dei prodotti petroliferi principalmente in Italia e nel resto d Europa. Figura 1.2: Struttura societaria di Eni La divisione Refining and Marketing Il sistema di raffinazione dell Eni in Italia è costituito da quattro raffinerie di proprietà a gestione diretta (Sannazzaro, Venezia, Livorno, Taranto), una di proprietà a gestione indiretta (Gela) e dalla quota di partecipazione del 50% nella raffineria di Milazzo in Sicilia. Le raffinerie di proprietà dell Eni hanno una capacità di circa 26,7 milioni di tonnellate (534 mila barili/giorno), pari a oltre un quarto della capacità di raffinazione nazionale; sono dotate di una capacità di conversione di 16,32 milioni di tonnellate, con un indice di conversione del 58,94%, tra i più elevati in Europa. All estero l Eni possiede una partecipazione dell 8,3% nella raffineria di Schwedt e una partecipazione del 20% nella Bayernoil, un polo di raffinazione integrato che comprende le raffinerie di Ingolstadt, Vohburg e Neustadt; inoltre partecipa con il 16,33% nella società Ceska Rafinerska che possiede e gestisce le due raffinerie di Kralupy e Litvinov, nella Repubblica Ceca. La capacità bilanciata complessiva del sistema di raffinazione dell Eni in Italia e all estero è pari a 35,5 milioni di tonnellate (710 mila barili/giorno). Nell attività di raffinazione l Eni intende

13 1.1 Il gruppo Eni s.p.a. 3 attuare interventi volti a razzionalizzare la capacità di raffinazione adeguando la produzione alle esigenze del mercato e aumentando la flessibilità e l efficienza delle raffinerie. La realizzazione di tali interventi porterà ad un aumento dell indice di conversione ad oltre il 65%. L obiettivo è di adattare le produzioni all evoluzione delle specifiche dei carburanti per autotrazione in ambito comunitario e di differenziare l offerta di carburanti in funzione delle esigenze di specifiche fasce di clientela, facendo leva sul sistema integrato raffinazione - logistica - distribuzione Logistica e Distribuzione L Eni, leader in Italia nello stoccaggio e trasporto di prodotti petroliferi, dispone di una struttura logistica integrata composta da un sistema di depositi di stoccaggio e di oleodotti. La struttura di stoccaggio si compone di 12 depositi di proprietà distribuiti sul territorio nazionale; inoltre l Eni partecipa in 5 società costituite con i più importanti operatori petroliferi nazionali nelle aree di Vado Ligure - Genova (Petrolig), Arquata Scrivia (Sigemi), Venezia (Petroven), Ravenna (Petra) e Trieste (DCT), con l obiettivo di ridurre i costi, migliorare l efficienza gestionale e offrire servizi integrati. L Eni opera nel settore del trasporto di petrolio e di prodotti petroliferi via terra attraverso depositi, stazioni di pompaggio e una rete di oleodotti di proprietà (integrata da oleodotti di terzi affidati in gestione). La rete di oleodotti in Europa ha uno sviluppo complessivo di 3210 km, di cui 1513 di proprietà. La struttura logistica utilizza una flotta di navi cisterna a noleggio per il trasporto via mare di petrolio e di prodotti nonchè di un parco di autocisterne, essenzialmente di terzi, per la distribuzione secondaria dei prodotti sul mercato rete ed extrarete. La rete di distribuzione dell Eni in Italia è costituita da oltre 4300 stazioni di servizio a marchio Agip con un erogato medio di oltre 2 milioni di litri. Negli anni recenti la strategia attuata da Eni nel resto d Europa ha mirato alla crescita selettiva nelle aree di consumo con interessanti prospettive di redditività dell Europa Centro-Orientale, (in particolare Germania Meridionale, Austria, Repubblica Ceca e Ungheria), della Francia Sud-Orientale e della Penisola Iberica, per le quali la relativa vicinanza geografica con i centri produttivi di proprietà Eni ha reso possibile il conseguimento di sinergie. In cinque anni le vendite di prodotti petroliferi Eni sui mercati rete del resto d Europa sono aumentate di oltre il 50% (corrispondente al tasso medio annuo del 9%). Per quanto riguarda la produzione di lubrificanti finiti e grassi Eni dispone di 8 impianti, alcuni dei quali in compartecipazione, in Italia, Europa, Nord e Sud America, Africa ed Estremo Oriente. Con una gamma di prodotti composta da oltre 650 miscele differenti, Eni vanta un know-how tra i più elevati in campo internazionale nella formulazione di prodotti destinati sia all auto-

14 4 Ambito di applicazione del controllore Figura 1.3: Distributore Agip trazione (oli motore, fluidi speciali e oli trasmissione) sia all industria (sistemi idraulici, ingranaggi industriali, lavorazioni dei metalli). In Italia Eni è leader nella produzione e nella commercializzazione di basi lubrificanti. La produzione di oli base è realizzata presso la raffineria di Livorno. Eni possiede anche uno stabilimento per la produzione di additivi per lubrificanti presso Robassomero (TO). Nel 2006 le vendite di lubrificanti rete ed extrarete in Italia sono state di 136 mila tonnellate, con una quota di mercato del 24,9%. Sono state vendute circa tonnellate di altri prodotti speciali (oli bianchi, oli trasformatori e liquidi antigelo). All estero le vendite al consumo di lubrificanti sono state di circa 102 mila tonnellate localizzate per il 50% in Europa (soprattutto Germania, Paesi Bassi e Spagna). 1.2 La Raffineria di Sannazzaro dè Burgondi Con una capacità di raffinazione primaria bilanciata di 10 milioni di tonnellate annue e una capacità di conversione superiore all 80% la Raffineria di Sannazzaro è una delle raffinerie più efficienti d Europa. Situata nell area sud occidentale della Pianura Padana, tra i fiumi Po e Ticino rifornisce prin-

15 1.2 La Raffineria di Sannazzaro dè Burgondi 5 cipalmente i mercati dell Italia nord occidentale e della Svizzera. L elevata flessibilità della raffineria consente di lavorare un ampia varietà digreggicosti- tuita da greggi russi, africani e asiatici, il greggio CPC Blend proveniente dal Mar Caspio attraverso l oleodotto CPC, nonchè il greggio del vicino giacimento Eni di Villafortuna (ormai in esaurimento). Dal punto di vista logistico, la raffineria si colloca lungo il tracciato dell Oleodotto dell Europa Centrale che collega il terminale di Genova con la Svizzera francese. La raffineria dispone di due impianti di distillazione primaria e di una unità di vacuum. La conversione si attua attraverso l unità di cracking catalitico a letto fluido (FCC), l unità di conversione distillati medi mild hydrocracking (HDCK), l unità di conversione termica visbreaking e l unità di gassificazione del tar (residuo pesante da visbreaker) per la produzione di gas di sintesi destinato all alimentazione della vicina centrale termoelettrica EniPower di Ferrera Erbognone. Completano il ciclo produttivo i due impianti di reforming catalitico, l impianto di isomerizzazione, l alchilazione, l impianto MTBE e cinque impianti di desolforazione. Il programma di medio termine di sviluppo della raffineria prevede la realizzazione entro il 2008 di un nuovo impianto di hydrocracking ad alta pressione della capacità di 28 mila barili/giorno che consentirà di produrre un milione di tonnellate/anno di gasolio di elevata qualità e a basso contenuto di zolfo; di un nuovo impianto di deasphalting della capacità di circa 18 mila barili/giorno per la separazione dal residuo vacuum degli asfalteni al fine di ottenere una ulteriore carica per l impianto di cracking. Entro il 2009 è inoltre prevista la costruzione di una nuova unità vacuum da 50 mila barili/giorno. Le nuove unità consentiranno di incrementare ulteriormente la flessibilità di approvvigionamento della raffineria attraverso la possibilità di raffinare maggiori quantitativi di greggi a più elevato tenore di zolfo (ATZ) e di aumentare le rese in prodotti pregiati. Gli investimenti previsti ammontano a 400 milioni di euro. È in corso la valutazione di dettaglio per la realizzazione di un impianto della capacità di 20 mila barili/giorno che utilizzerà la tecnologia Eni Slurry Technology (EST) per la lavorazione di greggi extra-pesanti e di sabbie bituminose. Nata nel 1963 con una capacità di 5 milioni di tonnellate/anno, raddoppiata nel 1975, ristrutturata tra il 1988 ed il 1992 e potenziata con interventi di miglioramento tecnologico negli ultimi anni, la Raffineria vanta oggi un livello di complessità e capacità di conversione tra i più elevati in Europa. Tecnologia ed efficienza, una felice posizione logistica e la flessibilità verso esigenze di mercato ed ambientali, fanno della Raffineria di Sannazzaro un punto di forza della Divisione Refining and Marketing dell Eni. L impegno della Raffineria non è però rivolto soltanto alle esigenze di produzione, ma, in linea con

16 6 Ambito di applicazione del controllore le politiche societarie dell Eni, anche a garantire la sicurezza e la salute nelle proprie attività, a salvaguardare l ambiente, ad assicurare un buon rapporto con il territorio. Per questo la Raffineria si è dotata di efficaci strumenti gestionali, quali un complesso Sistema di Gestione della Sicurezza ed un Sistema di Gestione Ambientale che ha ottenuto la Certificazione Internazionale ISO ed infine EMAS nel Tutto ciò, unito ad una mirata politica di investimenti e grazie al coinvolgimento di tutti i dipendenti, ha consentito alla Raffineria di raggiungere importanti traguardi non solo nel campo tecnologico e della produzione, ma anche nel campo dell antinfortunistica e della riduzione dell impatto ambientale. Figura 1.4: istituzionale Raffineria ENI di Sannazzaro de Burgondi (PV) - Immagine Approvvigionamenti La Raffineria, posizionata al centro del triangolo industriale Torino - Milano - Genova, soddisfa le richieste di energia dell area più industrializzata d Italia. Questa collocazione ha inoltre suggerito di sviluppare una fitta rete di rifornimento e distribuzione via oleodotti, minimizzando così l impatto ambientale ed i costi connessi al trasporto e alla movimentazione dei prodotti petroliferi su strada e garantendo un rifornimento puntuale e più veloce. La raffineria è collocata lungo il percorso dell oleodotto che collega il terminale di Genova con la Svizzera Francese. La quantità di greggio ricevuta da Genova, proveniente via nave principalmente da Russia, Africa, Nord Europa, e Medio Oriente, ammonta a circa il 99%. La restante quantità proviene dal giacimento di Villafortuna presso Trecate (NO), anche essa mediante apposito oleodotto.

17 1.2 La Raffineria di Sannazzaro dè Burgondi Il flusso di lavorazione La trasformazione del petrolio grezzo in prodotti finiti avviene attraverso fasi successive che comportano l utilizzo di diversi tipi di impianti. La prima operazione cui un grezzo viene sottoposto è la distillazione primaria in una apposita colonna di frazionamento a pressione atmosferica (Topping), in cui avviene la separazione dei vari componenti in frazioni diverse tra loro per volatilità e punto di ebollizione. Le frazioni più leggere, estratte nella parte superiore della colonna, sono costituite dal Gpl e dalle benzine. Queste ultime, a loro volta frazionate in benzine leggere e pesanti, vengono prima desolforate e poi inviate rispettivamente agli impianti di isomerizzazione e reforming, per incrementarne il numero di ottano. Le altre frazioni di distillazione sono costituite da kerosene e gasolio che, dopo aver subito un processo di desolforazione per l ottenimento delle specifiche richieste, vengono inviate a stoccaggio e destinate alla vendita. Figura 1.5: Impianto FCC e Laboratorio Analisi presso lo stabilimento di Sannazzaro dè Burgondi (PV) Il prodotto di fondo dalla colonna di distillazione primaria (residuo atmosferico) può essere inviato direttamente all unità FCC (Fig.1.5) oppure all impianto di distillazione sottovuoto (Vacuum), secondo la tipologia del greggio

18 8 Ambito di applicazione del controllore di origine. Nel Vacuum il residuo viene ulteriormente frazionato in colonna ottenendo distillati pesanti ed un residuo da vuoto. Quest ultimo viene inviato all impianto visbreaker, e qui convertito in parte in distillati, mentre il prodotto di fondo del visbreaker (Tar) costituisce la base per la formulazione di oli combustibili e bitumi, nonchè per la produzione di syngas mediante l impianto di gassificazione per l alimentazione di una delle tre turbine della vicina centrale elettrica EniPower. Tutti i distillati pesanti, provenienti principalmente dalla distillazione sottovuoto, vengono ulteriormente trasformati in prodotti più pregiati negli impianti di conversione catalitica. La Raffineria di Sannazzaro dispone di due impianti principali di conversione catalitica: il cracking a letto fluido (FCC) e il cracking con idrogeno (HDC), dai quali si ottengono principalmente benzina, gasolio, ed in parte Gpl. Una quota del Gpl prodotto dalla unità FCC viene utilizzato per la produzione di pregiati componenti alto ottanici negli impianti di alchilazione ed MTBE. Il Blending è l ultima fase di lavorazione prima dello stoccaggio del prodotto finito, e consiste nel miscelare in modo ottimale le benzine e gasoli ottenute dai diversi impianti per ottenere la miglior formulazione di prodotti finiti, allo scopo non solo di ottemperare alle specifiche di legge del prodotto finito, ma anche di assicurarne le migliori caratteristiche tecnologiche Stoccaggio e Spedizioni La Raffineria dispone di un parco di 170 serbatoi per una capacità complessiva di stoccaggio di oltre 2,3 milioni di metri cubi. Il greggio viene suddiviso in base alle caratteristiche e stoccato in 11 serbatoi aventi capacità unitaria di 35 mila e 120 mila metri cubi. Il greggio ed i vari prodotti vengono stoccati in serbatoi di diversa tipologia. Per evitare la formazione di miscele esplosive da idrocarburi ed aria, i prodotti volatili, quali il petrolio greggio, la benzina ed il kerosene, vengono stoccati in serbatoi a tetto galleggiante, tutti dotati di doppia tenuta ad anello liquido per evitare evaporazione di idrocarburi leggeri nell ambiente. In particolare i serbatoi di kerosene a tetto galleggiante sono dotati di una ulteriore copertura per evitare contaminazione da acqua piovana. Per i prodotti più pesanti, quali gasolio ed olio combustibile, si ricorre invece a serbatoi a tetto fisso. I serbatoi per lo stoccaggio dei prodotti pesanti ad alta viscosità, quali bitume ed olio combustibile, sono coimentati e dotati di impianto di riscaldamento con vapore e/o olio diatermico. Tutti i serbatoi sono protetti da dispositivi antincendio e sono circondati da appositi argini di protezione che costituiscono i cosiddetti bacini di contenimento in grado di contenere, in caso di grosse perdite, il prodotto stoccato nel serbatoio stesso. Lo stoccaggio del Gpl avviene

19 1.3 L unita Vacuum 9 Figura 1.6: Serbatoi presso lo stabilimento di Sannazzaro dè Burgondi (PV) in particolari strutture a pressione separate e protette. Dal 2000 la Raffineria ha predisposto uno stoccaggio di Gpl che fa uso di sigari tumulati. La Raffineria di Sannazzaro copre il fabbisogno di prodotti petroliferi di gran parte della Lombardia, del Piemonte, della Liguria e dell Emilia, utilizzando un sistema misto di trasporti: oleodotti, autobotti, e ferrocisterne. Inoltre vengono riforniti alcuni depositi in Svizzera ed Austria. Il 75% dei prodotti viene spedito attraverso oleodotti che collegano la Raffineria ai grandi depositi di Rho (MI), Volpiano (TO), Fiorenzuola (PC), Arquata (GE) e Genova. Per il caricamento via autobotti, la Raffineria dispone di 30 pensiline dalle quali possono essere caricati tutti i tipi di prodotto. Le operazioni di carico e pesatura hanno raggiunto un elevato livello di automazione che consente di avere una movimentazione media di 300 autocisterne al giorno. Altre pensiline consentono inoltre di caricare fino ad 60 cisterne su rotaia, movimentate nel raccordo ferroviario interno allo stabilimento. 1.3 L unita Vacuum La distillazione sotto vuoto consente di aumentare la resa in distillati mediante la diminuzione della pressione totale in colonna. In pratica l aumento di resa si ottiene inviando il residuo della distillazione atmosferica ad una unità di distillazione sotto vuoto. In Fig 1.7 è rappresentato lo schema generale di una unità Vacuum.

20 10 Ambito di applicazione del controllore Figura 1.7: Schema generale impianto Vacuum Nelle tabelle 1.1 e 1.2 sono riportate le principali condizioni operative ed il bilancio materiale di una colonna Vacuum riferite ad un grezzo Arabian Light. Dato Unità di misura Valore Temperatura ingresso forno C 324 Temperatura zona flash C 387 Temperatura di testa C 51 Pressione zona flash mmhg 38,6 Pressione di testa mmhg 14,9 Tabella 1.1: Principali condizioni operative Descrizione del flusso La distillazione del residuo viene condotta sotto vuoto, ai minimi valori possibili, generalmente mmhg, onde ottenere, per una data temperatura della zona flash, una alta vaporizzazione. La massima temperatura della zona flash è in genere C, a seconda della pressione. A temperature più alte di 430 C i fenomeni di cracking sarebbero notevoli, con deterioramento della qualità dei prodotti laterali. In un impianto sotto vuoto il residuo atmosferico, freddo o caldo in funzione dell integrazione, è ulteriormente riscaldato in un treno di scambiatori, vaporizzato parzialmente in un forno ed inviato mediante transfer line nella zona flash della colonna di distillazione sotto vuoto. La separazione tra liquido e vapore, in questa zona della torre, avviene

21 1.3 L unita Vacuum 11 Prodotto Taglio ( C) %Peso DLV ,9 DMV ,1 DPV ,1 TAR ,9 Tabella 1.2: Rese mediante un ciclone. Il liquido discendente è strippato con vapore ed inviato a stoccaggio. I vapori provenienti dalla zona flash sono frazionati nella zona di lavaggio, ottenendosi la condensazione degli idrocarburi più pesanti, che ricadono nella zona flash lavandola e asportando eventuali tracce di coke presenti sulle apparecchiature. A volte, immediatamente al di sopra della zona di lavaggio, è inviata una piccola quantità di liquido che lava le apparecchiature evitando così un alto over flash ed abbassando la temperatura della zona flash. La principale apparecchiatura della zona di lavaggio è la griglia Glistch che evita trascinamenti di particelle di liquido pesanti al di sopra di questa zona. I vapori uscenti dalla zona di lavaggio vengono condensati nella zona superiore e prelevati come fase liquida dai tagli laterali. I vapori uscenti dalla cima della colonna sono costituiti da vapore acqueo e da idrocarburi leggeri riportati in carica per imperfetta separazione o strippaggio nella torre atmosferica oppure ottenutisi mediante cracking (indesiderato) nell impianto stesso. Questa frazione condensata viene inviata in genere a fuel La zona flash La zona flash è la zona in cui entra la carica in parte vaporizzata. La quantità totale di carica vaporizzata dipende dalla temperatura e dall overflash. La temperatura della zona flash è limitata a C, in funzione del grado di vuoto onde evitare notevoli fenomeni di cracking che altererebbero la qualità dei prodotti. Mantenendo costante la pressione e la portata di vapore, un aumento di temperatura della zona flash fa aumentare la vaporizzazione. La vaporizzazione della zona flash, ad una data pressione, dipende dalla temperatura di uscita forno, dalla portata del riciclo e dalla quantità di vapore acqueo presente. Il calore entrante con l alimentazione viene asportato nella zona di rettifica dal pump-around e dal riflusso circolatorio. Per questo motivo si stabilisce lungo la torre un gradiente di temperatura che regola il flusso in controcorrente del liquido e del vapore. Un errata distribuzione delle temperature può determinare un sovraccarico in alcune sezioni della torre e

22 12 Ambito di applicazione del controllore determinare il flooding. Perciò è necessario mantenere un accurato controllo delle temperature onde non disturbare l equilibrio della torre. La pressione della zona flash di una torre di distillazione sotto vuoto èdeterminata dalla pressione o grado di vuoto, che si ha nel ricevitore di cima e dalla caduta di pressione che si ha nella vapor line e nella torre. La pressione del ricevitore di cima è determinata dalla temperatura che si ha nel ricevitore e quindi dalla temperatura dell acqua di raffreddamento. La caduta di pressione nei condensatori e nella vapor line è minimizzata mediante l uso di più condensatori e più vapor line in parallelo. La caduta di pressione nella torre è minimizzata mediante l uso di piatti a jet. Più bassa sarà la caduta di pressione dal ricevitore di cima alla zona flash, più bassa sarà la pressione in questa zona e quindi più alta potrà essere la vaporizzazione a parità di temperatura di ingresso. L overflash è quella porzione del prodotto di fondo che nella zona flash è vaporizzato unitamente ai prodotti di cima cima e laterali. Negli impianti di distillazione sotto vuoto esso va dal 2 al 4 % Vapore di strippaggio Negli impianti di distillazione sotto vuoto il vapore gioca un ruolo importante nei riguardi della riduzione della pressione parziale degli idrocarburi. Nel caso della torre sotto vuoto, ogni riduzione della pressione degli idrocarburi determinata dalla presenza del vapore di strippaggio sarà molto maggiore se confrontata percentualmente con la stessa riduzione che si ha in un Topping. Negli impianti sotto vuoto si inietta vapore non solo al fondo e negli stripper laterali ma anche sulla carica immediatamente prima dell ingresso al forno. Quest ultima iniezione presenta considerevoli vantaggi: Limita eventuali alte temperature locali per la carica che fluisce al forno. Determina una addizionale vaporizzazione della carica senza bisogno di incrementare la temperatura della zona flash dovuta all abbassamento della pressione parziale idrocarburica. Aumenta la velocità di passaggio del grezzo nei tubi del forno andando a limitare la formazione di coke. La quantità di vapore di strippaggio usata nella colonna di distillazione sotto vuoto è circa 60 Kg/mc,da 5 a 10 volte maggiore di quella usata nei Topping. Ciò nonostante la qualità di vapore iniettata non può essere alta a piacere. Si hanno notevoli svantaggi usando una quantità di vapore troppo elevata. Nel forno aumentano notevolmente le perdite di carico; in colonna aumenta la fase

23 1.3 L unita Vacuum 13 vapore ascendente, aumenta la caduta di pressione su di ogni piatto e si può anche arrivare al flooding. È importante pertanto mantenere la quantità di vapore nei limiti di progetto e non alterare il rapporto tra vapore iniettato nel forno e vapore iniettato in torre. Figura 1.8: Sala controllo SOI EST - Stabilimento di Sannazzaro dè Burgondi Condizioni di cima Le condizioni di cima dipendono dalla temperatura e dalla quantità di idrocarburi condensabili ed incondensabili presenti, oltre che dalla quantità di vapore iniettato. La temperatura di cima di una torre di distillazione sotto vuoto varia normalmente da 85 a 125 C, a seconda anche della pressione di esercizio. A parità di pressione più alta è la temperatura di cima tanto maggiore è la quantità di liquido prelevato, come prodotto di cima. Le dimensioni delle apparecchiature di condensazione e di separazione dipendono in grandissima parte più dalla quantità di vapor acqueo iniettato in colonna che dalla quantità di idrocarburi condensabili. Nella fase vapore uscente dalla cima di una colonna di distillazione sotto vuoto sono presenti in gran quantità idrocarburi leggeri non condensabili alla pressione e temperatura di esercizio dei condensatori Il sistema di mantenimento del vuoto La depressione dell unitàè realizzata mediante eiettori a vapore e condensatori barometrici; per ottenere vuoti spinti in zona flash sono in genere impiegati tre stadi di eiezione in serie. In Fig.1.9 è mostrato lo schema semplificato

24 14 Ambito di applicazione del controllore delle apparecchiature che mantengono il vuoto e dei condensatori di cima di una colonna di distillazione sotto vuoto. Dalla cima colonna escono vapori di idrocarburi, vapor acqueo ed incondensabili. La vapor line porta questi prodotti ad un condensatore ad acqua del tipo a fascio e mantello modificato. Da questo condensatore infatti esce sia il liquido condensato, zona inferiore, che i condensati, zona superiore. Il liquido condensato viene separato per decantazione in idrocarburi ed acqua in un ricevitore. Da questo ricevitore si liberano anche prodotti non condensati che si uniscono con i prodotti ottenuti in fase di vapore dal condensatore. Una prima batteria di eiettori a vapore aspira dal condensatore e dal ricevitore i vapori non condensati, mantenendo quindi il vuoto nelle due unità a monte. I vapori aspirati, compressi dall eiettore vengono condensati, nel condensatore a fascio e mantello modificato. Il prodotto condensato, a pressione inferiore di quella atmosferica, viene scaricato mediante canna barometrica. I vapori che si liberano da questo secondo condensatore vengono aspirati da una seconda batteria di eiettori che li comprime a pressione leggermente superiore di quella atmosferica. Il prodotto di uscita eiettore viene alimentato ad un condensatore modificato. Il liquido e i gas incondensabili vengono quindi scaricati come da Fig.1.9. Vapore Vapor Line Waste Gas a Forno Gas incondensabili Eiettore 3 Eiettore 2 Eiettore 1 Condensatore di testa Condensatore 3 Condensatore 2 Condensatore 1 H2O a SWS H2O H2O a SWS H2O Canna Barometrica 3 Canna Barometrica 2 Canna Barometrica 3 H2O a SWS Accumulatore di testa H2O a SWS Fase idrocarburica Colonna Vacuum Figura 1.9: Il sistema di mantenimento del vuoto

25 1.4 Dettagli sull unità Vacuum di Sannazzaro dè Burgondi Pacchi strutturati Attualmente la tendenza più diffusa è quella di sostituire i piatti della colonna Vacuum con speciali pacchi strutturati che realizzano un intimo contatto fra idrocarburi e vapore contenendo le perdite di carico in colonna e consentendo, quindi, di mantenere il vuoto spinto in zona flash. Parte della frazione estratta viene ricircolata, dopo il raffreddamento, in testa ai riempimenti strutturati per mantenere sempre una sufficiente circolazione di liquido sul riempimento ed impedire la formazione di coke. Parametri fondamentali di funzionamento sono in questo caso la pressione in colonna e le portate di estrazione ai piatti. 1.4 Dettagli sull unità Vacuum di Sannazzaro dè Burgondi Scopo e descrizione dell impianto Vacuum Lo scopo principale dell impianto Vacuum è quello di sottoporre il residuo atmosferico ottenuto dalla distillazione primaria ad un processo di distillazione sotto vuoto, per ottenere prodotti di pregio quali: Distillato leggero, da utilizzare come carica al dewaxing che entra nel pool gasoli prodotti finiti; Distillato medio; Distillato pesante che rappresenta la carica ideale dell impianto di hydrocracking oppure dell impianto FCC; TAR o residuo di fondo colonna che, addizionato allo slop wax, entra nel pool oli combustibili oppure fa carica all impianto visbreaker dal quale si possono ricavare ulteriori prodotti pregiati. Assumendo il principio fondamentale della fisica che regola la vaporizzazione di un liquido, vediamo che a parità di temperatura ma con pressioni minori si riesce a vaporizzare liquidi con punto di ebollizione più alti. Nell impianto Vacuum si applica questo principio su scala industriale, ed è possibile raggiungere e completare le finalità proprie della distillazione atmosferica. Attraverso questa proprietà fisica si ottiene la distillazione di prodotti le cui temperature di ebollizione sono elevate con consumi energetici relativamente bassi. II processo può essere suddiviso in sezioni in cui il prodotto di base subisce una serie di variazioni fisiche attraverso le quali si ottengono i risultati prefissati.

26 16 Ambito di applicazione del controllore Figura 1.10: Localizzazione dell impianto II preriscaldo della carica consente un risparmio energetico senza parlare poi delle dimensioni del forno che, in caso contrario, sarebbero di notevoli proporzioni. Applicando il vuoto alla colonna si realizzano le condizioni necessarie alla distillazione di prodotti altobollenti a temperature relativamente basse Preriscaldo della carica II fluido di carica al Vacuum è il residuo della distillazione atmosferica. Esso può giungere all impianto attraverso tre direttrici diverse e cioè: dall impianto Distillazione Primaria N. 1 (DP1); dall impianto Distillazione Primaria N. 2 (DP2); da stoccaggio. Gli ultimi due circuiti vanno in aspirazione alle pompe J-5701 A/B, quindi al preriscaldamento nel treno di scambio, mentre il primo arriva direttamente dal fondo colonna dell impianto di Topping N.1 e si unisce con i fluidi di uscita dal treno di scambio per andare direttamente al forno B Nel treno di scambio il residuo viene riscaldato a spese del calore sottratto al distillato medio, pesante, pump-around e fondo colonna. Gli scambiatori interessati

27 1.4 Dettagli sull unità Vacuum di Sannazzaro dè Burgondi 17 Figura 1.11: Flusso impianto sono i C-5701 A/B/C/D, C-5702 A/D - I/N, C-5722 A/D e C-5723 A/B. Il terzo flusso, che arriva direttamente dal DP1 mediante la pompa di fondo colonna, passa direttamente in carica forno mediante l HC110. La pressione di ingresso forno è mantenuta costante mediante la PC021 che, in cascata con la FC067 regola il reintegro da stoccaggio. Il set point della PC021 èregolato dall operatore e mantenuto tra i 3,8 e i 4,3 bar Integrazione termica Lo scopo dell integrazione termica Topping/Vacuum è quello di trattare in colaggio diretto il residuo atmosferico ottenuto dal DP1, con l obiettivo di massimizzare il recupero termico dei flussi caldi prodotti, con conseguente risparmio energetico sul preriscaldo delle cariche e sul raffreddamento delle stesse. In questa ottica, sono state apportate modifiche strutturali all impianto Topping N.1 che consentono di disporre di residuo atmosferico direttamente in carica forno e utilizzare flussi di residuo vacuum e distillato pesante per riscaldare, in alcuni scambiatori, il grezzo di carica DP1. Nel treno di scambio, la carica da stoccaggio e/o proveniente dal DP2, subisce un preriscaldamento a spese del distillato medio e del pump-around, negli scambiatori C-5701 B/D, quindi nei C-5723 A/B assorbendo calore dal TAR. Proseguendo, il residuo passa attraverso i C-5701 A/C e i C-5722 A/D acquisendo calore dal distillato pesante ed infine, passa nei C-5702 A/D - I/N. La carica così riscaldata si unisce al prodotto caldo del fondo colonna del Topping N.1 ed èinviataal forno B-5701, dove viene suddivisa in otto serpentini in cui viene iniettato vapore. I dettagli dello schema di integrazione attualmente in uso possono essere esaminati in Fig.C.4 e C.5.

28 18 Ambito di applicazione del controllore Forno B-5701 La carica al forno è controllata dalla FC002 in cascata con le portate agli otto passi del forno (FFC003 - FFC010). Il vapore di accompagnamento è invece misurato dalle FI043 - FI050. Il forno ha due celle equipaggiate con bruciatori a fuel gas, olio combustibile e waste gas preso di riciclo dalla testa della colonna Vacuum. La temperatura di uscita forno è controllata dalla FC040 in cascata con la portata di fuel gas FC041. Il forno è a tiraggio naturale con un aerotermo per il preriscaldo dell aria di combustione e il possibile inserimento di un estrattore di fumi regolato dalla PC020. La temperatura dell aria di combustione è invece indirettamente controllata dalla PC010 che manipola le serrande del camino. Dettagli del forno possono essere esaminati in Fig. C Colonna di distillazione E-5701 La carica, parzialmente vaporizzata, alimenta la zona flash. La colonna è divisa in 5 zone da griglie metalliche attraversate dai vapori provenienti dalla zona di flash che incontrano in controcorrente i vari riflussi della colonna, che sono: SW, DP caldo, DP freddo, DM caldo, DL caldo e DL freddo. La pressione della colonna è regolata dalla PC001 in cascata con il riciclo degli incondensabili al primo eiettore. Solitamente tale controllo è disattivato per raggiungere il massimo grado di vuoto raggiungibile. Dettagli della colonna possono essere esaminati in Fig. C.2. Il prodotto di fondo (TAR), con la portata in controllo di livello (LC005), viene inviato mediante la pompa J-5706 A/B agli scambiatori C-5702 A/D - I/N. Una parte del TAR, raffreddato, ritorna sul fondo colonna in controllo di temperatura TC032 per effettuare il quench. L altra parte viene inviata ai C-5702 A/D - D/N e al treno di scambio con grezzo da DP1 C-5333 e C-5332 A/B, nel caso di integrazione con DP1 all uscita di tali gruppi di scambiatori il residuo viene inviato alle caldaie C-5708 A/B/C prima e poi nei C-5706 (scambio con acqua temperata) e quindi inviato a stoccaggio. A monte del C A/B/C esiste lo stacco per inviare il residuo vacuum caldo direttamente all impianto visbreaker per avere un recupero termico sulla carica dell impianto visbreaker. Dal piatto a camini immediatamente sopra la zona di flash viene prelevato lo slop-wax il quale, con portata in controllo di livello (LC004), viene inviato unitamente al TAR nei C-5708 A/L, oppure ripompato sulla linea di carica forno per l eventuale recupero delle frazioni leggere, mediante la pompa J-5705 A. Dalla sezione successiva (piatto a camino n 2) è prelevato il distillato pesante. Per mezzo della pompa J-5703 A/B viene inviato in parte ai C-5308

29 1.4 Dettagli sull unità Vacuum di Sannazzaro dè Burgondi 19 A/B e C-5304 A/B (preriscaldo carica Topping 1) per poi giungere al nodo di smistamento del DPV; una parte viene avviata agli scambiatori C-5701 A/C e C-5722 A/B per poi finire in congiungimento al nodo centrale; una parte viene avviata al lavaggio griglie mediante la FC017 ed infine l ultima parte viene inviata nuovamente in colonna mediante la FFC016 come riflusso caldo. Dal nodo centrale il DPV può essere avviato ad un ulteriore raffreddamento mediante i C-5702 E/F e G/H prima di essere inviato a stoccaggio in controllo di livello (LC003) assieme ad una parte di DPV che dal nodo viene utilizzato nel ribollitore di fondo dello splitter propano propilene. Un ultima parte può invece essere inviata dal nodo direttamente agli impianti di hydrocracking o di cracking catalitico fluido oppure ancora come riflusso freddo nella stessa colonna Vacuum. Lo stream verso l unitàhdcè controllato dalla FC071 mentre quello verso l unità FCCè controllato dalla FC020. II distillato medio, prelevato dalla sezione mediana della torre (piatto a camino n 3) tramite la pompa J-5734 A, viene inviato attraverso gli scambiatori C-5701 B/D e, in parte, attraverso i C-5720 in controllo di livello (LC002) a stoccaggio. Parte del distillato invece rientra in colonna come riflusso freddo in controllo di portata (FC015) senza passare per i C In uscita dagli 01 uno stacco provvede ad inviare il distillato medio in carica diretta all FCC in controllo di portata (FC014). Dall ultima sezione, quella di testa, è prelevato il distillato leggero (piatto a camino n 4) che, tramite la pompa J-5702 A, viene in parte riflussato caldo in controllo di portata (FFC012) e in parte raffreddato nei condensatori C-5703 A/B e C-5704 A/B; ed inviato, in controllo di livello (LC001), a stoccaggio e, in controllo di temperatura (TC064), come riflusso di testa Sistema di vuoto Il sistema è costituito da tre eiettori posti in testa colonna il cui vapore motore è prodotto dai quattro generatori C-5608 A/B/C/D, che recuperano il calore dal TAR e dal DP. Le caratteristiche principali sono: Pressione kg/cm2 Temperatura 148 C Gli eiettori trascinano i gas incondensabili, il vapore acqueo presente e gli idrocarburi. La parziale condensazione avviene nei C-5721 A/B/C il cui condensato viene raccolto nell accumulatore F II vuoto in colonna è mantenuto e regolato riciclando al primo stadio parte dei gas uscenti dal terzo stadio in funzione del vuoto richiesto in zona flash. II vapore proveniente dal terzo stadio di condensazione C-5721 C viene inviato al separatore gas/liquido

30 20 Ambito di applicazione del controllore F Quindi, il vapore contenente H2S viene alimentato all assorbitore E Mediante una soluzione di Ucarsol viene assorbito selettivamente l H2S. La soluzione satura, sotto controllo di livello, viene trasferita mediante la pompa J-5713 A/B all unità di rigenerazione. I vapori depurati vengono inviati agli speciali bruciatori nel forno B Nell accumulatore il condensato fluisce attraverso tre canne barometriche. La parte idrocarburica, che tracima dalla paratia, viene aspirata dalla pompa J-5721 ed inviata a slop, mentre la condensa acquosa viene mandata ai desalters del DP1 e DP2 tramite la pompa J-5708 in controllo di livello differenziale Circuito acqua temperata II flusso di residuo e del DP che si invia a stoccaggio viene raffreddato a 100 C nel circuito acqua temperata. La pompa J-5720 mantiene in circolazione l acqua demineralizzata che, in uscita dei C-5706 A/B/C, raggiunge gli 80 Ce quindi viene inviata agli air-coolers CA-5710/12 in regolazione di temperatura. A monte, una parte di acqua viene inviata ai C-5702 G/H ed E/F nell ordine per poi confluire a monte nei CA-5712 A/B e successivamente nei CA-5710 A/B/C/D. A monte dei CA-5712 A/B uno stacco porta l acqua ai CA-5711 A/B. L azione di raffreddamento degli air-coolers, settata intorno ai 50 C, viene mantenuta in controllo di temperatura Generatori di vapore La produzione di vapore motore degli eiettori di vuoto in testa colonna si ottiene nei generatori C-5708 A/B/C/D. L acqua demineralizzata necessaria proviene dal reparto trattamento acque della centrale termoelettrica preriscaldata nello scambiatore C L alimentazione ai generatori avviene in controllo di livello lato mantello mentre il fluido riscaldante passa nel lato tubi. L assetto prevede la possibilità di usare come fluido riscaldante il TAR o il DP nei C A/B e il distillato pesante nei C-5708 C/D, il generatore vapore C-5708 C può essere riscaldato anche con il TAR o DP. Nel caso la produzione di caldaia sia deficitaria verso il consumo di vapore agli eiettori esiste un sistema di sfioro del vapore a 15 bar verso la linea di alimentazione vapore degli eiettori Assorbimento idrogeno solforato II vapore proveniente dal terzo stadio di condensazione (C-5721 C) degli eiettori del vuoto I-5721 A/B/C, viene inviato ad un separatore gas/liquido F La fase liquida viene inviata, unitamente all acqua di separazione dell accumulatore F-5722, ai desalters degli impianti Topping 1-2 mentre la fase gas

31 1.4 Dettagli sull unità Vacuum di Sannazzaro dè Burgondi 21 che contiene l H2S viene mandata alla colonna di assorbimento E In questa colonna viene assorbito selettivamente l H2S mediante una soluzione Ucarsol. II gas depurato uscente viene inviato al forno B-5701 e bruciato con speciali bruciatori. La soluzione di estrazione satura viene avviata all unità di rigenerazione Ucarsol, in controllo di livello, mediante le pompe J-5713 A/B Ultime modifiche all impianto Come già accennato la colonna Vacuum ha subito modifiche sostanziali con la sostituzione dei piatti interni con griglie metalliche. Tale intervento ha avuto un duplice effetto benefico: riduzione delle perdite di carico con conseguente possibilità di operare alla pressione in zona flash più bassa che permetta, fissata la temperatura di 410 C per ragioni di limite meccanico del forno, di ottenere la massima quantità di vaporizzato compatibile con le griglie di lavaggio già installate; introduzione di un ulteriore zona di frazionamento tra il taglio distillato leggero (LVGO) e pesante (HVGO) allo scopo di migliorare le quantità del distillato leggero soggetto a specifiche più rigide. Associati ai prelievi dei distillati prodotti sono previsti tre pump-around causa la necessità di asportare il calore di condensazione dei prodotti e dei riflussi in colonna. La quantità di circolante è definita dalla temperatura di rientro colonna, fissata a 35 C per il pump-around di testa, da ragioni di recupero termico per il pump-around intermedio, da limiti idraulici delle griglie di lavaggio per il pump-around di fondo. Va inoltre ricordato che i vari pumparound hanno una portata minima da rispettare al di sotto della quale non si deve operare, al fine di garantire una buona distribuzione del liquido di lavaggio ai pacchi griglie. Da quanto esposto risulta possibile ottenere col nuovo assetto di colonna un aumento nelle rese e qualità dei prodotti operando in condizioni diverse di pressione in zona flash in funzione delle caratteristiche della carica. Tale pressione viene regolata riciclando parte degli incondensabili dell ultimo stadio del gruppo vuoto in aspirazione al primo. In tal modo è possibile mantenere un carico vapore pressoché costante, corrispondente alla massima capacità della sezione critica di lavaggio.

32 22 Ambito di applicazione del controllore

33 Capitolo 2 Implementazione del controllore 2.1 Il controllo predittivo (MPC) Introduzione Sin dalle sue origini negli anni settanta, il Model Predictive Control (MPC) ha destato notevole interesse nell ambito dell ingegneria chimica ed è stato oggetto di studio privilegiato nello sviluppo di sistemi di controllo avanzato multivariabile basati sul modello (model based control). Il controllo predittivo non rappresenta una specifica strategia di controllo, ma piuttosto un insieme molto ampio di metodologie che fanno uso del modello del processo per ottenere una predizione sull andamento futuro del sistema, attraverso la quale determinare il segnale di controllo che minimizzi una determinata funzione di costo. Questi metodi portano alla creazione di controllori lineari e non, simili tra di loro nella struttura e caratterizzati da un adeguata presenza di gradi di libertà. Alla base di ogni approccio di controllo predittivo vi sono i seguenti ingredienti: Il Predittore. Nella strategia di controllo MPC si fa uso di uno strumento di predizione per mezzo del quale cercare di prevedere l andamento delle variabili di interesse lungo un futuro intervallo temporale (intervallo di predizione). L Ottimizzatore. La determinazione dell ingresso di controllo avviene in maniera ottima, ossia attraverso la minimizzazione di un opportuno indice di costo lungo un prefissato intervallo temporale (intervallo di ottimizzazione). L Orizzonte Mobile. Ad ogni istante temporale l intervallo di ottimizzazione viene traslato in avanti lungo l asse dei tempi, e dall intera 23