Diseño óptimo y detallado de redes C-H-O

Abstract

The Carbon-Hydrogen-Oxygen Symbiotic Networks (CHOSYN) propose mass and heat integration scheme between plants that process chemical compounds whose molecules are mainly composed by carbon, hydrogen and oxygen atoms. From a mathematical programming approach, the design task can evolve into a highly complex problem involving mixed-integer nonlinear programming and, depending on the size of the network, it can be a difficult problem to solve. In addition, the level of detail for modelling the process equipment, mainly reactors and separation trains, must be taken into account, which can introduce further non-linearities into the model. This research proposes a methodology with a sequential approach using ASPEN plus as a design tool to determine a CHOSYN configuration with a high level of detail, while avoiding the problems of using mathematical programming. The aim is to deplete the C-H-O resources available in the network, thus minimizing the use of fresh resources and waste generation in general. A case study is presented to demonstrate the feasibility of the proposed methodology.

Las redes simbióticas Carbono-Hidrógeno-Oxígeno (CHOSYN) plantean un esquema de integración másica y energética entre plantas que procesan compuestos químicos cuyas moléculas están compuestas principalmente de átomos de carbono, hidrogeno y oxígeno. Desde un enfoque de programación matemática, la tarea de diseño de estas redes puede evolucionar en un problema altamente complejo, que involucre programación mixta entera no lineal y dependiendo del tamaño de la red puede ser un problema difícil de resolver. Aunado a esto, se debe tomar en cuenta el nivel de detalle para el modelado de los equipos de proceso, principalmente reactores y trenes de separación, lo que puede agregar más no linealidades al modelo. En este trabajo de investigación se propone una metodología con un enfoque secuencial que involucra el uso de ASPEN plus como herramienta de diseño que permita determinar configuraciones de la red con alto nivel de detalle y eludir a la vez las complejidades de utilizar programación matemática. El objetivo es agotar los recursos C-HO disponibles en la red minimizando así el uso de recursos frescos y descargas de la red en general. Se presenta un caso de estudio para demostrar la aplicación de la metodología propuesta.