Embed Size (px)
Citation preview
Integración y visualización de conceptos básicos
de Ingeniería Química mediante un estudio de
casos, apoyado en TIC.
Juan M. Lema, Almudena Hospido,
Elena Álvarez, Paula Pérez e Isabel Vidal.
Departamento de Enxeñaría Química
Universidade de Santiago de Compostela
Nuestro problema
“Se quiere obtener una disolución acuosa
de formaldehido al 37 % utilizando
metanol como materia prima”
Estequiometría
CH3OH + ½ O2 CHOH + H2O
• Limitación estequiométrica
• Reactivo limitante /Exceso
• Posible oxidación completa: Explosión
• Reacciones secundarias en paralelo.
• Co-productos: Selectividad
• Conversión: Economía
• Modo de contacto: (G/L, G/G)
Mezcla metanol- Aire
• Relación Oxígeno / Metanol
• Estequiometría
• Límite de inflamabilidad
• Compresor /soplante
• Mezcla Metanol /Oxígeno
• Vaporizador
Termodinámica
CH3OH + ½ O2 CHOH + H2O
• Calor de reacción: Exotérmica
• Relación Conversión – T
• Condiciones adiabáticas, isotermas
• Conversión máxima: Equilibrio
• Límite de T máxima
Cinética
CH3OH + ½ O2 CHOH + H2O
• Conceptos de cinética
• k, efecto de T, efecto de C.
• Catálisis heterogénea. • Límite de T inferior. • Selección de T de compromiso,
Reactor
CH3OH + ½ O2 CHOH + H2O
• Reactores ideales (PFR, CSTR)
• Concepción de Reactor heterogéneo G/S
• Modo de contacto. Lecho fijo
• Control de Temperatura
• Parámetros de diseño. D, H, Caudal,
• Elementos de medida y control
Reactor
• Reactor catalítico multitubular
• Operación en EE y en puesta en marcha
• Concepto de
Control de T
• Aprovechamiento
energético
• Aceite térmico
• Cogeneración
• Red cambiadores
de calor
Disolución: Absorción
CH OH + H2O disolución CHOH
• Alternativas para disolución
• Entalpía de disolución: Exotérmica
• Equilibrio. Solubilidad – T
• Absorción isoterma
Transferencia de materia
• Coeficiente de transporte • Fuerza impulsora: Corriente directa/ Contracorriente
(“La tortilla quemada” de C.Mans) •Área de contacto •Contacto continuo, contacto intermitente
• Platos de equilibrio, relleno
Absorbedor
• Columna de absorción
• Absorción no isoterma
• Sistemas de Contacto G/L: Platos, relleno
• Contracorriente
Contaminación
Recuperación energía
Integración energética
Bombeo
Seguridad
Proceso
Economía
Simulación en HYSYS (1)
• Conceptos Previos
Qué es la simulación
Estructura de un simulador: datos, módulos, corrientes, …
Definición de corrientes: materia y energía
Definición de una unidad: mezclador de corrientes
• Proceso FORMOX
Simulación en HYSYS (2)
• Aspectos de interés:
Simplificaciones necesarias: Modelo versus Proceso real
Torre de absorción con intercambio de calor por plato
Simulación en HYSYS (3)
• Aspectos de interés:
Elementos de seguridad: La mezcla metanol-aire es inflamable en el rango 6,7-37% de metanol en volumen a 0ºC.
Simulación en HYSYS (4)
• Aspectos de interés:
Efecto de la corriente de recirculación (81% valor inicial):
En la seguridad de la planta
En la conversión global del
sistema
Visita a la empresa
Conclusiones
• Método de estudio de casos para estructurar la
presentación de conceptos
• Incremento de la participación y búsqueda de soluciones
• Inducir el interés por la materia
• Introducir la hoja de cálculo como herramienta de cálculo
• Concepto de proceso: Interdependencia de secciones
• Concepto de simulación. Uso de simuladores
Conclusiones: Opiniones de alumnos
• El simulador les fascina.
• Como un video juego… sin “malos”.
• ¡¡ El profesor no se prepara las clases!!
Cada día habla “de lo que le “apetece ”
Integración y visualización de conceptos básicos
de Ingeniería Química mediante un estudio de
casos, apoyado en TIC.
Juan M. Lema, Almudena Hospido,
Elena Álvarez, Paula Pérez e Isabel Vidal.
Departamento de Enxeñaría Química
Universidade de Santiago de Compostela
Cálculo en Excel (1) Alimentación al reactor
-Bombeo – Compresión -Intercambio de calor
Cálculo en Excel (2) Sección de reacción
Cálculo en Excel (3) Absorbedor
