Optimal design and control of a catalytic distillation column - case study : Ethyl tert-butyl ether (ETBE) synthesis column (2016)
La intensificación de procesos tiene como objetivo incrementar el rendimiento en los procesos químicos. un ejemplo de esto es la destilación catalítica, donde la reacción química y la separación líquido vapor son integradas en un único equipo de proceso. Este sistema se caracteriza por la alta no-linealidad de los modelos matemáticos que lo describen y por ser una unidad crítica de todo el proceso. La integración de diseño y control de este sistema se ha llevado a cabo en este trabajo. Modelos de estado estable y dinámicos basados en principios fundamentales para este equipo han sido propuestos y resueltos en el marco de problemas de diseño y control óptimo. Se ha propuesto una metodología para determinar los parámetros de peso de funciones de seguimiento y económica incluidas en la función objetivo del problema de control óptimo. una columna de destilación catalítica diseñada para la producción de Etíl tert-butíl éter fue seleccionada como caso de estudio. El problema de diseño óptimo propuesto en este trabajo tuvo vanas consideraciones que otros autores que cubrieron el mismo tema despreciaron, y cuya respuesta demostró la necesidad de implementar el modelo detallado. El problema de diseño y control óptimo se ha solucionado de manera secuencial y simultánea al enfrentar al sistema a una perturbación en la composición de la corriente de alimentación, y la manera simultánea ha probado obtener la solución que satisface las restricciones operacionales del sistema al contrario de la aproximación secuencial. Varios modelos dinámicos basados en el índice del sistema de ecuaciones algebro-diferencial fueron propuestos y probados, demostrando su validez en el rango de operación del sistema. Finalmente, se ha implementado un control avanzado predictivo no lineal orientado económicamente, el cual ha sido comparado con la solución de control óptimo y con un sistema de controladores Pl, mostrando ahorros en el rendimiento económico mientras enfrentaba una perturbación en la composición molar de alimentación de butenos.