Rigorous Design of Chemical Processes: Surrogate Models and Sustainable Integration

Abstract

El desarrollo de procesos químicos eficientes, tanto desde un punto de vista económico como desde un punto de vista ambiental, es uno de los objetivos principales de la Ingeniería Química. Para conseguir este propósito, durante los últimos años, se están empleando herramientas avanzadas para el diseño, simulación, optimización y síntesis de procesos químicos, las cuales permiten obtener procesos más eficientes y con el menor impacto ambiental posible. Uno de los aspectos más importantes a tener en cuenta para diseñar procesos más eficientes es la disminución del consumo energético. El consumo energético del sector industrial a nivel global representa aproximadamente el 22.2 % del consumo energético total, y dentro de este sector, la industria química representa alrededor del 27 %. Por lo tanto, el consumo energético de la industria química a nivel global constituye aproximadamente el 6 % de toda la energía consumida en el mundo. Además, teniendo en cuenta que la mayor parte de la energía consumida es generada principalmente a partir de combustibles fósiles, cualquier mejora de los procesos químicos que reduzca el consumo energético supondrá una reducción del impacto ambiental. El trabajo recopilado en esta Tesis Doctoral se ha llevado a cabo dentro del grupo de investigación COnCEPT, perteneciente al Instituto Universitario de Ingeniería de los Procesos Químicos de la Universidad de Alicante, durante los años 2014 y 2017. El objetivo principal de la presente Tesis Doctoral se centra en el desarrollo de herramientas y modelos de simulación y optimización de procesos químicos con el fin de mejorar la eficiencia energética de éstos, lo que conlleva a la disminución del impacto ambiental de los procesos. Más concretamente, esta Tesis Doctoral se compone de dos estudios principales, que son los objetivos concretos que se pretenden conseguir: - Estudio y evaluación de los modelos surrogados para la mejora en la optimización basada en simuladores de procesos químicos. - Desarrollo de nuevos modelos para la optimización de procesos químicos y la integración de energía simultánea, para redes de intercambiadores de calor.