Modelamiento y optimización de un proceso batch para la producción de tributil citrato (2016)
En este trabajo se realizó el modelamiento, la simulación y la optimización dinámica multiobjetivo del proceso de producción industrial de tributil citrato (TBC) desarrollado por la empresa Sucroal S.A. El modelo matemático que representa el comportamiento dinámico de la operación se construyó utilizando un conjunto que ecuaciones diferenciales y algebraicas, en el que se incluyen los balances de materia y energía además de las relaciones cinéticas y termodinámicas que rigen el sistema. Se realizaron simulaciones en gPROMS® con las condiciones de operación del proceso industrial y se validó el modelo con respecto a los datos medidos en planta para dos lotes de producción. Estos resultados muestran que el modelo propuesto es capaz de predecir el desempeño de la operación industrial, y por lo tanto puede ser utilizado para su optimización. El objetivo de la optimización dinámica consistió en la minimización simultánea del consumo de energía y del tiempo de procesamiento por lote de producción de TBC, empleando las alimentaciones adicionales de butanol y el perfil de calentamiento del reactor como variables de control. Se obtuvieron los frentes de Pareto para tres relaciones de alimentación butanol:ácido diferentes, lográndose reducciones del 20% para el consumo de energía y del 30% en el tiempo de operación. Finalmente, se evaluó la factibilidad del uso de un sistema de evaporación en película agitada para la purificación del producto final. Se realizaron pruebas experimentales a escala de laboratorio y planta piloto, y se estableció la influencia de las principales condiciones de operación (temperatura, espesor de película, tiempo de residencia, presión de vacío) sobre las características del TBC.