Técnicas de otimização mista-inteira para o planejamento de produção em plantas petroquímicas. - Giglio, Andre Luis (2001)
Uma das principais decisões a serem tomadas por empresas refere-se a que produtos produzir e em que quantidades. Torna-se então primordial para esta empresa saber de que forma ela deve operar e gerenciar seu processo (em termos de quantidade e qualidade dos produtos), visando obter o maior lucro possível. Na indústria petroquímica e nas refinarias, o processo de planejamento de produção é um dos processos de tomada de decisões mais importantes e fundamentais para gerenciar as operações de processamento. Esta atividade baseia-se nos seguintes fatores típicos: quantidade e qualidade de matérias-primas compradas, variáveis operacionais (vazões, rendimentos), produtos e finalmente condições de mercado (como por exemplo preços e demandas). O foco deste trabalho é apresentar um modelo para maximização da Margem de Contribuição de uma planta petroquímica, usando para tanto técnicas de programação linear mista-inteira (MILP). Todas as principais alternativas e restrições operacionais de uma petroquímica devem ser incluídas, visando obter uma ferramenta de real aplicação. Curvas de custos variáveis (insumos e custos operacionais) são estabelecidas, assim como são estabelecidos diversos patamares de preços de venda a depender da demanda dos produtos e do mercado consumidor final. O modelo proposto neste trabalho (especializado para a petroquímica básica) é baseado no trabalho de MORO et al. (1998) que sugerem um modelo de programação não-linear para aplicação no planejamentode produção em refinarias de petróleo. O modelo apresentado nesta dissertação envolve, além de variáveis de decisão contínuas (por exemplo vazões de carga processada e vazões das correntes intermediárias), variáveis binárias (associadas à escolha das cargas a serem processadas e alocação destas nos fornos). Rendimentos são associados a cada carga de forma a obter-se a produção de cada corrente de saída. Outra preocupação refere-se à ) disponibilização prática desta ferramenta a uma planta real. Neste sentido, o processo da COPENE - Petroquímica do Nordeste S.A., situada em Camaçari (BA) serviu como base de estudo para este desenvolvimento. As plantas de olefinas desta empresa são objetos de validação do modelo, fornecendo uma base de dados de cerca de 100 naftas (para escolha de carga) e 23 fornos de pirólise. A aplicação do modelo inicialmente a uma das plantas (Eteno-2), gera um problema com 17.790 restrições e 17.911 variáveis, sendo 8.820 binárias, que foi resolvido em aproximadamente 15 minutos em uma plataforma PC típica. Posteriormente, o modelo foi aplicado a ambas as plantas, contando com 27.200 restrições e 26.395 variáveis, sendo resolvido em tempo computacional semelhante para um número reduzido de variáveis operacionais. Os resultados apresentados, bem como uma análise de sensibilidade do modelo, tornam factível a aplicação prática do modelo ora proposto à Central em questão, além de sugerir qual ou quais as principais variáveis no cálculo de margem de uma petroquímica. Além disto, visando contemplar cenários mais próximos da realidade, foi incluída também uma abordagem sobre estocagem de produtos intermediários, mantendo-se a estrutura linear do modelo de otimização.