Reactor network synthesis for isothermal conditions = Síntese de redes de reatores para condições isotérmicas

• Main Authors: Lincoln Kotsuka da Silva, Mauro Antonio da Silva Sá Ravagnani, Giovani Pissinati Menoci, Marcia Marcondes Altimari Samed
• Format: Article
• Language: English
• Published: Universidade Estadual de Maringá 2008-07-01
• Series: Acta Scientiarum: Technology
• Subjects: process synthesis; reactor network synthesis; optimization; reactor superstructure; genetic algorithms; síntese de processos; síntese de redes de reatores; otimização; superestrutura de reatores; algoritmos genéticos
• Online Access: http://periodicos.uem.br/ojs/index.php/ActaSciTechnol/article/view/5494/3562

In the present paper, a computational systematic procedure for isothermal Reactor Network Synthesis (RNS) is presented. A superstructure of ideal CSTR and PFR reactors is proposed and the model is formulated as a constrained Nonlinear Programming (NLP) problem. Complex reactions (series/parallel reactions) are considered. The objective function is based on yield or selectivity, depending on the desired product, subject to different operational conditions. The problem constraints are mass balances in the reactorsand in the considered reactor network superstructure. A systematic computational procedure is proposed and a Genetic Algorithm (GA) is developed to obtain the optimal reactor arrangement with the maximum yield or selectivity and minimum reactor volume. Results are as good as or better than those reported in the literature.<br><br>No presentetrabalho apresenta-se um procedimento computacional para síntese de redes de reatores (SRR) operando em condições isotérmicas. Uma superestrutura de rede de reatores formada por reatores ideais CSTR e PFR é proposta e o problema apresenta uma formulação de programação não linear (PNL). São consideradas reações complexas (série/paralelas). A função objetivo é baseada no rendimento ou na seletividade em relação ao produto desejado, sujeito a diferentes condições de operação. As restrições ao problema são provenientes dos balanços de massa e da configuração da superestrutura considerada.No procedimento computacional é proposto um Algoritmo Genético (AG) para obtenção do arranjo ótimo de reatores com máximo rendimento ou seletividade com menor volume reacional. Os resultados obtidos são condizentes com os obtidos na literatura.