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Abstract

A method is proposed for solving the problem of temperature optimal control in tubular fixed-bed reactors with reaction systems described by Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson kinetic equations. The optimization problem is formulated by N state differential equations corresponding to the N differential fixed-bed reactors in which the integral reactor is divided. It is solved using the control vector parameterization computational technique. The proposed method when applied to a simple reaction system reported previously in the literature gives analogous results, and thus validates the theory. This theory is applied to the dehydrogenation of benzyl alcohol to benzaldehyde. An analysis of optimality problem shows a strong influence of the temperature dependence of the ratio of reaction rate to deactivation reaction rate on the optimal policy.

On propose une méthode pour résoudre le problème du réglage optimal de la température dans les réacteurs tubulaires à lits fixes dans le cas de réactions décrites par les équations cinétiques de Langmuir, Hinshelwood, Hougen et Watson. Le problème d'optimisation est formulé par N équations d'état différentielles qui correspondent à N réacteurs différentiels à lits fixes, dans lesquels le réacteur intégral est divisé. On le résout en employant la technique de calcul par paramétrisation du vecteur de contrôle. La méthode proposée, lorsqu'on l'applique à un système réactionnel simple décrit antérieurement dans la littérature, donne des résultats analogues à ceux décrits, ce qui valide la théorie. On applique cette théorie à la déshydrogénation de l'alcool benzylique en benzaldéhyde. L'analyse du problème d'optimisation montre que la variation avec la température du rapport de la vitesse de réaction à la vitesse de désactivation a une forte influence sur la procédure optimale d'utilisation.