Le méthanol est un composé important largement utilisé dans l’industrie chimique. Aujourd’hui, il est principalement produit à partir de ressources fossiles. La synthèse du méthanol à partir d’énergie renouvelable pose le défi de la disponibilité variable de l’hydrogène vert comme flux d’entrée. Les procédés conventionnels ne sont pas conçus pour prendre en compte ces fluctuations. L’objectif de cet article est d’identifier la conception optimale d’un réacteur à étages multiples pour la synthèse de méthanol vert avec des fluctuations d’entrée.

Les auteurs modélisent les paramètres de conception et les conditions de fonctionnement du réacteur et proposent un problème d’optimisation pour maximiser le rendement en méthanol, sous réserve d’un taux de conversion en carbone minimum. Ils résolvent le problème dans l’état d’équilibre nominal et dans une version robuste de l’état d’équilibre, qui est réalisable pour différentes valeurs d’entrée de fluctuation. Cependant grâce à des simulations numériques, ils démontrent que ces modèles ne sont pas réalisables lorsque le comportement transitoire est pris en compte.

Ils proposent donc un modèle de programmation dynamique qui permet à la distribution d’alimentation et aux températures de l’enveloppe du réacteur de varier au fil du temps, en fonction de la valeur variable du flux d’entrée. Les résultats des simulations montrent que ce problème est réalisable pour des conditions d’entrée fluctuantes.

Les trois problèmes d’optimisation sont continus et non linéaires et nécessitent une discrétisation du problème de dimension infinie pour être résolus. Les auteurs exploitent la puissance d’Artelys Knitro avec l’option multi-start pour résoudre ces trois problèmes.