Reactores discontinuos

Reactores discontinuos

Consideremos el problema de optimización de un reactor discontinuo homogéneo donde se lleva a cabo la isomerización A B en disolución acuosa, de una forma isotérmica. Elreactor tiene una capacidad de 1 m3 por lote, y el tiempo de descarga, limpieza y carga inicial es de 1h. La concentración inicial es de 0,2 kmol/m3, y la constante de velocidad a la temperatura deoperación es 1,0 h-1. La masa molecular de reactivo y producto es de 500 g/mol y sus precios son, respectivamente, 75 y 150 /kg. Los costes/hora, tanto durante la operación como durante la parada ypuesta en marcha, se estiman en 1500 /h.

MODELO MATEMATICO

Como puede observarse, el problema de optimización se reduce a elegir el tiempo de operación de acuerdo con un objetivo económico;sin embargo, pueden plantearse diferentes criterios de diseño, cada uno de los cuales conduce a una solución particular.

Evidentemente, si la producción está fijada (mercado) el sistemaconsiderado no tiene grados de libertad (la solución es única, sin posibilidad de optimación).

Podemos desglosar los costes en varios capítulos como se indica a continuación: las primeras partidas incluyenfundamentalmente los costes energéticos relacionados con el acondicionamiento y funcionamiento del reactor (caloríficos, agitación, trasiego, etc), la mano de obra y la amortización; la últimarefleja principalmente los costes de las materias primas (reactivos, disolventes, aditivos, etc).

Costes durante el tiempo de operación | c·t | c, co = 1500 /h c´=V·C0·M·PA= 7500 /cargato = 1 h/carga |
Costes durante la parada del reactor | co·to | |
Costes independientes del tiempo | c´ | |
COSTES TOTALES | c·t + co·to + c´ | |

Criterio de mínimo coste unitario.-Es un criterio conservador cuando no puede asignarse un valor concreto al efluente del proceso o se desconoce el mercado del producto, pero tiene el inconveniente de no considerar los beneficios...