Síntesis óptima de redes C-H-O a través de programación matemática

Abstract

Recently, the Carbon-Hydrogen-Oxygen Networks have been proposed as tools to integrate multiple processes, mainly those belonging to the petrochemical industry, and other processes in whose inventories contain substances composed mainly of carbon, hydrogen and oxygen. Being the introduction of the C-H-O networks, the previous works have conceptualized the term, presented the problem of synthesizing them and proposed the first methods for the solution. In the development of this thesis, two optimization approaches based on mathematical programming are presented to design C-H-O networks that integrate streams from different industries to generate an eco-industrial park. The purpose of these methods is to determine the targets for the minimum use of fresh resources and the minimum waste generation. The mathematical models consider the satisfaction of the demands of different process units of different plants, and include the installation of new industrial facilities to produce and use most of the chemical species involved, but ensuring economic feasibility. A case study is presented to show the applicability of the proposed approaches.

Recientemente, las redes Carbono-Hidrógeno-Oxígeno se han propuesto como herramientas para integrar múltiples procesos, principalmente aquellos pertenecientes a la industria petroquímica, y otros procesos en cuyos inventarios estén presentes sustancias compuestas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Siendo la introducción de las redes C-H-O tan reciente, los trabajos reportados se han basado en términos conceptuales del planteado del problema de síntesis y proponiendo métodos heurísticos para su solución. En el desarrollo de esta tesis se presentan dos enfoques de optimización basados en la programación matemática para diseñar redes C-H-O que integran corrientes de diferentes industrias para generar un eco-parque industrial. El propósito de estos métodos es determinar los objetivos para el uso mínimo de recursos frescos y la generación mínima de desechos. Los modelos matemáticos contemplan la satisfacción de las demandas de diferentes unidades de proceso de diferentes plantas, e incluye la instalación de nuevas instalaciones industriales para producir y usar la mayoría de las especies químicas involucradas, pero asegurando factibilidad económica. Se presenta un caso de estudio para mostrar la aplicabilidad de los enfoques propuestos.