[PD] Presentaciones - Industria Quimica

7/25/2019 [PD] Presentaciones - Industria Quimica

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TEMA 1

LA INDUSTRIA QUMICA:

OBJETO Y CONTENIDOCIENTIFICO DE LA

INGENIERA QUMICA


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Industria Qu!i"a

Transforma mediante procesos fsicos yqumicos las materias primas en otrosproductos de mayor utilidad, inters yvalor aadido que demanda el mercado

Las materias primas pueden ser:

- naturales

- productos intermedios

Nace a nales del s.!""" #$% &evoluci'n

"ndustrial(Las causas que permiten su nacimiento ydesarrollo son de ndole:

Ci#nt$"a #o)servaci'n, e*perimentaci'n,inducci'n, modeli+aci'n(

T%"ni"a#mquina de vapor(

E"&n'!i"a#capitalismo(

S&"ia(#industria, comercio, )anca(


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Trans)&r!a"i&n#s #n (a industria *u!i"a

Desarrollo de la Industria Qumica:

Necesidades industriales

Capacidad metodolgica

Nuevos procesos

N"!L " #. "(. - /riterios de producci'n

N"!L "" #. (. - /riterios econ'micos:&ecirculaci'n0ptimi+aci'n ener1a

N"!L " #. "(. - /riterios medio-am)ientales


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+r&"#s& *u!i"&

ucesi'n ordenada de operaciones fsicas yqumicas que transforman la materia prima enproductos de inters a escala industrial.


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Qumica Industrial vs. Laboratorio

/onceptualmente

Las transformaciones implican cam)iosde composici'n y contenido ener1tico

implicaciones no aplica)les

Tcnicamente:scala industrial

2ran numero de unidades de proceso

con'micamente

&enta)ilidad #valoraci'n econ'mica(

consideraci'n de

m3ltiples factores

RENTABILIDADESCALA


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Fa"t&r#s i!,&rtant#s ,ara #(d#sarr&((& d# un ,r&"#s& *u!i"&

As,#"t& "(a-#: R#nta.i(idad#"&n'!i"a

MercadoSubproductos

Locali+aci'n1eo1rca

4ermanencia delproceso

$. studio de mercado del producto5. valuaci'n de costes de

producci'n 6aterias primas ner1a 6ano de o)ra

7. 6ercado de su)productos8. 2esti'n de residuos


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n/#ni#ra Qu!i"a: O.0#t&s d# #studi&

Nace para resolver los pro)lemas de la

"ndustria 9umica. s la disciplina cientca que preparaespecialistas para la "ndustria 9umica

/oncepci'n, el diseo, la construcci'n, laoperaci'n y el control de las plantasindustriales que permiten o)tener losproductos qumicos de inters comercial.

C&ntri.u"i&n#s d# (a In/#ni#ra *u!i"a

so de nuevas materias primas #nuevas sntesi 6e;ores procesos: - 4asos.

- /atali+adores - &eacciones secundarias - 4rocesos de separaci'n - /ontrol - &esiduos

conoma de escala

concepcin de laboratorio

proceso a escala industrial.


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INGENIERA QUMICA

Estudio sistemtico de las operacionescomunes de los diferentes procesos ascomo su coordinacin y las materiascomplementarias necesarias para su estudio

QUMICAINU!"RIA#

Comprende la descripcindetalla de cada uno de los

procesos de fa$ricacin %ue se

lle&an a ca$o en la industria'materias primas utili(adas'operaciones reali(adas' e%uipos%ue se utili(an)))))


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OBJETIVOS DE LA INGENIERA QUMICA

1) El desarrollo de procesos !"#$cos *dise+o' construccin'operacin' control' optimi(acin' me,ora' cam$io de escala'in&esti-acin)))).)

/. Estos procesos conlle&an un importante consumo ener-0tico conel consi-uiente a-otamiento de los recursos naturales' por lo %ueel desarrollo de %!e&os rec!rsos e%er'($cos se estcon&irtiendo en una importante tarea para la In-eniera Qumica)

1. A su &e(' la creciente preocupacin por el medio am$iente'2desarrollo sosteni$le3 y el endurecimiento de la le-islacinmedioam$iental re%uiere el desarrollo y la me,ora de tecnolo-as

para la eliminacin de residuos lo %ue est con&irtiendo a la$%'e%$er"a #ed$oa#*$e%al en un campo de la in-eniera

%umica en e4pansin)5. 6tro rea %ue est e4perimentando un fuerte desarrollo son los

procesos %ue incluyen raa#$e%os de $po *$ol+'$co)

7. #a necesidad de procesos ms eficientes y las nue&as tecnolo-asre%uieren a su &e( el desarrollo de %!e&os #aer$ales)


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a) Bala%ces de #aer$a , e%er'"a) Consiste en ladeterminacin de los re%uerimientos materiales yener-0ticos para un proceso determinado)

*) Operac$o%es !%$ar$as o *-s$cas. Es el estudio

sistemtico del fundamento' dise+o y operacin detodas las transformaciones fsicas de las sustancias %uetienen lu-ar en un proceso industrial y %ue se repitensistemticamente de uno a otro8 destilacin' e4traccin'e&aporacin' impulsin de l%uidos' filtracin etc))

c) I%'e%$er"a de la reacc$+% !"#$ca. ise+o yoperacin de los reactores en los %ue se reali(an lastransformaciones %umicas %ue tienen lu-ar en un

proceso industrial' dependiendo del tipo de reaccin%umica y de las condiciones en %ue se lle&a a ca$o)

d) I%'e%$er"a de procesos. 6ptimi(acin de las

diferentes operaciones de transformacin fsicas o%umicas cuando se conectan entre s para o$tener los

productos deseados)

C6N"ENI6! E #A INGENIERA QUMICA


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CONTENIDOS DE LA INGENIERA QUMICA

e) Maer$as co#ple#e%ar$as.Con,unto de materias %ue aportan

conocimientos $sicos necesarios directamente relacionados conlos o$,eti&os de la In-eniera Qumica) #as fundamentales son8

1) Termodinmica) Estudio de las leyes de conser&acin'relaciones de e%uili$rio y estimacin de propiedadesfisico%umicas)

2) Cintica qumica) Estudio de la &elocidad de las reacciones%umicas)

3) Fenmenos de transporte) #eyes por las %ue se ri-e eltransporte de materia' ener-a y cantidad de mo&imiento en lasoperaciones $sicas)

4) Control y dinmica de sistemas) Conocimiento so$re lae&olucin de los sistemas in-enieriles a lo lar-o del tiempo y desu respuesta a las pertur$aciones) Control de los procesosindustriales)

5) Economa) Estudio y optimi(acin econmica de lasalternati&as posi$les so$re un proceso o con,unto de procesos%umicos)

) !estin am"iental) Consecuencias medioam$ientales de lsoprocesos industriales) Minimi(acin y medidas correctoras

*e&aluacin y correccin de impactos am$ientales.) Gestin deresiduos)

#) $e%uridad industrial) Anlisis de ries-os y medidas dese-uridad en los procesos %umicos)

&) 'isciplinas au(iliares) Ciencia de los materiales'termotecnia' electrotecnia y e4presin -rfica)


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D#$ni"i'n: /ada una de las etapas con unafunci'n especca que se lleva a ca)osistemticamente en la industria qumica:destilaci'n, e*tracci'n, evapori+aci'n, etc.

Cara"t#rsti"as:

on esencialmente las mismas conindependencia del proceso en el que seapliquen.

4ermite estandari+ar la educaci'n enin1eniera qumica: diseo de equipos con elmismo fundamento para procesos distintos.

Tcnica de clculo similares

4rincipios cientcos comunes: Transportede cantidad de movimiento, transmisin de

calor y Transferencia de materia

O+ERACIONES UNITARIAS

2B3SICAS4 #n (&s ,r&"#s&s

industria(#s

4reparaci'nreactivos

&eacci'nqumica

eparaci'nproductos


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Ti,&s d# &,#ra"i&n#s

C(asi$"a"i'n #n )un"i'n d#( !&d& d# &,#ra"i'

Rgimen

estacionario

Rgimen

no estacionario

Rgimen

no estacionario

V = f [ QV, Vp ]

V = f [ Vp ]


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VENTAJAS / DESVENTAJAS DE LAS O0ERACIONES CONTINUAS RES0ECTO A LAS DISCONTINUAS

VENTAJAS8

9Economa de escala *-randes producciones.

9:cil recuperacin o aportacin de calor

9Reduccin de la mano de o$ra *automati(acin.9Eliminacin de tiempos muertos *car-a y descar-a.

9Mayor uniformidad de los productos

9Mayor produccin por unidad de &olumen

DESVENTAJAS

9!e re%uiere uniformidad de composicin de materias primas y reaccionantes

9ifcil &ersatilidad *adaptacin de la produccin alconsumo

9Arran%ue y parada complicada *-randes instalaciones.

9E%uipo de instrumentacin y control costoso


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EJEM0LOS DE A0LICACI2N DE LOS DISTINTOSTI0OS DE O0ERACI2N

O0ERACI2N CONTINUA

9 ;roductos %umicos $sicos' tanto or-nicos comoinor-nicos)


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Ti,&s d# &,#ra"i&n#s

C(asi$"a"i'n #n )un"i'n d#( "&nta"t& #ntr# )as

CONTACTO CONTINUO

/olumna derelleno#N

*intermitente' por etapas o interrumpido.


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6peracin conlu*o

en paralelo

#as dos fases fluyenen el mismo sentido

6peracin conlu*oen contracorriente

#as fases fluyen ensentido contrario

6peracin conlu*ocru+ado

#as fases fluyen de formaperpendicular

C(asi$"a"i'n #n )un"i'n d#( ti,& d# "ir"u(a"i'n


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6peraciones $sicas de separacin


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Operac$o%es 'as3l"!$do , l"!$do3&apor

,"sorcin-desorcin:

Consiste en la transferencia selecti&a de uno o ms componentesde una me(cla -aseosa a un disol&ente l%uido de reducida&olatilidad o &ice&ersa)

.ectiicacin8En la destilacin el contacto se reali(a entre una me(cla en fasel%uida y una me(cla en fase &apor -enerada por e$ullicin del

l%uido pero %ue no se encuentran inicialmente en el e%uili$rio' aconsecuencia de ello' la fase &apor se condesa parcialmente y lafase l%uida se &apori(a tam$i0n parcialmente de modo %ue trasel contacto entre am$as el &apor se enri%uece en los componentesms &oltiles de la me(cla y el l%uido lo >ace en los menos&oltiles)

/peraciones de interaccin aire-a%ua8 ?umidificacin ydes>umidificacin de aire y enfriamiento de a-ua8En ellas el &apor de a-ua *e%ui&alente al componente &oltil pasade una fase a otra con el consi-uiente efecto t0rmico del ele&adocalor latente de &apori(acin@condesacin)

E0aporacin:

Consiste en eliminar parte del disol&ente de una disolucin pore$ullicin de 0sta' separando el &apor -enerado) As la disolucinresulta concentrada en el soluto no &oltil) #a diferencia con ladestilacin@rectificacin es %ue slo >ay un componente &oltil)

O0ERACIONES B4SICAS DE SE0ARACI2N


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Operac$o%es l"!$do3l"!$do8

E(traccin8 !e ponen en contacto dos me(clas l%uidas

inmisci$les con o$,eto de transferir uno o &arios componentesde una fase a otra)

Operac$o%es l"!$do3s+l$do

i(i0iacin8 es una e4traccin l%uido9slido' es la separacinde uno o &arios solutos contenidos en una fase slida mediantesu contacto con un disol&nte l%uido %ue lso disuel&e

selecti&amente),dsorcin8 esta puede ser tam$i0n -as9slido) Uno o mscomponentes de una me(cla -aseosa o l%uida se adsor$en

preferentemente so$re la superficie de un slido' separndoseas del resto de los componentes)A diferencia de la a$sorcin donde los componentes se

incorporan a toda la masa del l%uido a%u los componentes seincorporan slamente a la superficie de la fase receptora)

ntercam"io inico8 Es similar a la adsorcin pero lo %ue setransfiere del l%uido al slido son especies inicas en la fasel%uida)

Cristali+acin8 a%u se produce la transferencia de un soluto

desde una disolucin a una fase slida cristalina del mismomediante un cam$io en la temperatura y@o en la concentracin)

$ecado8 en el secado se separa un l%uido &oltil de un slido no&oltil por &apori(acin)

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