Análisis del control y optimización de un reactor piloto para producir poliacetato de vinilo (2019)
Este trabajo presenta el modelamiento y optimización de la reacción de polimerización de Vinil Acetato (VAc), desarrollado con el objetivo de establecer las condiciones operacionales necesarias para minimizar el tiempo de procesamiento. El sistema se modeló teniendo en cuenta las interacciones fisicoquímicas, energéticas y usando las condiciones de operación que normalmente emplea una empresa de producción de adhesivos en Colombia. Para este modelamiento se utilizó como base un equipo de reacción de 65L ubicado en la Universidad Nacional de Colombia y un reactor de 11m3 ubicado en Preflex S.A. A partir de los resultados de la simulación base, se realizó la optimización de cada modelo, mediante el método de control óptimo, en donde se modificaron los flujos de alimentación de monómero, iniciador y fluido de enfriamiento. Para cada problema de optimización identificado se buscó crear las condiciones operacionales que permitieran reducir el tiempo de este procesamiento. Por otra parte, se analizó numéricamente la controlabilidad del sistema de reacción a escala piloto usando dos estrategias, PID y MPC; ambas presentaron un comportamiento satisfactorio, pero la más recomendada es la estrategia PID debido a su facilidad de implementación. Por último y teniendo en cuenta los resultados previos, se validó experimentalmente el proceso de reacción en un reactor a escala piloto, siguiendo los perfiles de las 3 propiedades medibles: contenido de sólidos, viscosidad y temperatura de proceso. Se encontró que es posible realizar la reducción de tiempo planteada en la optimización, usando agua como fluido refrigerante y mediante un control PID adaptativo, mantener las propiedades físicas del material en los parámetros establecidos, pero cambiando la distribución de tamaños de las partículas.