This study addresses developing systematic guidelines for the design of concentration control in the oxidation of benzene to maleic anhydride within a tubular reactor. The influence of step size selection and temperature sensor location on the tuning and performance of a PI/P cascade control system applied to the oxidation process was evaluated. The reactor’s dynamic behavior was analyzed using numerical simulations based on the solution of the Fortran mathematical model. Sensor positions and multiple step sizes (from +10% to −10%) were analyzed to characterize reactor dynamics and optimize control parameters. The results show that a controller design corresponding to a −9% step in the jacket temperature offered the best performance, ensuring process stability and selectivity. In contrast, step changes between +10% and −8% caused temperature deviations beyond safe limits. Since maleic anhydride is an essential precursor in the production of resins, plastics, lubricants, and pharmaceutical intermediates, optimizing the efficiency and safety of its production represents a significant benefit to the global chemical industry.

El presente estudio examina cómo la ubicación del sensor de temperatura, influye en el rendimiento de la estructura de control en cascada diseñada para regular la concentración de anhídrido maleico. Se evalúan once posiciones de sensor de temperatura a lo largo del reactor, aplicando un salto escalón en la temperatura de la chaqueta y evaluando, según el valor de la Integral Absoluta del Error (IAE), la posición con el mejor desempeño y la de menor eficacia del sistema. La dinámica del proceso se modeló utilizando modelos de primer orden más tiempo muerto (FOPDT), implementando una estrategia de control en cascada Proporcional/Proporcional-Integral (P/PI) utilizando el método de Control por Modelado Interno (IMC). Los resultados de la simulación bajo diferentes escenarios de perturbación muestran que, la ubicación del sensor tiene un impacto significativo en la respuesta transitoria del sistema. Colocar el sensor al final del reactor (95% de la longitud) resultó en una respuesta de asentamiento más suave y rápida en comparación con su ubicación al inicio (5%), cuya respuesta mostró oscilaciones más marcadas y prolongadas. Aunque el sistema de control diseñado mantuvo eficazmente la concentración deseada de anhídrido maleico en ambos casos, la mejora en el comportamiento transitorio con el sensor ubicado al final del proceso sugiere que, esta elección es crucial para optimizar el rendimiento del sistema.