Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: Participantes. H. Academia de Bioquímica y Química

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1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: Horas teoría-horas práctica-créditos Reactores Heterogéneos Ingeniería Química PTF HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos, Junio de 2008 Participantes H. Academia de Bioquímica y Química Observaciones Reunión Local de evaluación Curricular de la Carrera de Ing. Química. 3.- UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA a). Relación con otras asignaturas del plan de estudio Anteriores Posteriores Asignaturas Temas Asignaturas Temas Balances de Materia y Energía Fisicoquímica II Optimización de procesos Reactores Químicos Balances de materia y energía Cinética Química Programación lineal. Programación no lineal. Reactores Continuos y Discontinuos Diseño de reactores I Diseño de Procesos II Análisis y secuencia de diseño de reactores homogéneos Simulación de procesos

2 b). Aportación de la asignatura al perfil del egresado Proporciona los conocimientos necesarios para seleccionar y diseñar reactores heterogéneos catalíticos. 4.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO Comprender y aplicar los conocimientos teóricos para la selección y diseño de un reactor catalítico heterogéneo. 5.- TEMARIO Unidad Temas Subtemas 1 Introducción al diseño de reactores para sistemas Heterogéneos. 1.1 Tipos de reactores Características, Ventajas y desventajas Ecuaciones cinéticas para reacciones heterogéneas Modelos de contacto. 2 Diseño de reactores catalíticos heterogéneos 2.1 Reactores de lecho fijo Construcción y operación Secuencia de cálculo para el diseño 2.2 Reactores de lecho fijo Operación isotérmica Operación adiabática Operación no-isotérmica Operación no-adiabática Modelo unidimensional 2.3 Reactores de lecho fluidizado Tipos de reactores Características de operación Ventajas y aplicaciones Modelo de lecho fluidizado en dos fases Relación entre caída de presión y la velocidad Transferencia de calor en lechos fluidizados Comparación con los reactores de lecho fijo 3 Reacciones sólido-fluido 3.1 Introducción 3.2 Selección de un modelo Modelo para partículas esféricas de tamaño constante Modelo para partículas esféricas de tamaño decreciente Determinación de la etapa controlante de la velocidad. 3.3 Aplicaciones al diseño.

3 3.3.1 Flujo pistón Flujo de mezcla Lecho fluidizado. 6.- APRENDIZAJES REQUERIDOS Cálculo diferencial e integral. Balances de materia y energía. Entalpías, entropías y energía libre de Gibbs. Equilibrio químico homogéneo. Cinética de las reacciones heterogéneas. Diseño de reactores homogéneos 7.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Organizar taller de resolución de problemas. Desarrollar y usar modelos con algoritmos en problemas de balance de materia y energía para resolver en la computadora, usando el software existente, para los diferentes tipos de reactores Realizar investigaciones bibliográficas sobre artículos publicados recientemente en la materia. Programar un ciclo de conferencias en las que participen investigadores y profesionales relacionados con el diseño y operación de reactores químicos Promover la asistencia de los alumnos a congresos y simposio, etc. Realizar visitas a industrias de la región para conocer los reactores donde se realizan las reacciones químicas heterogéneas de diversos productos químicos. 8.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Evaluaciones escritas donde el alumno muestre su criterio para la resolución de problemas. Participación en el desarrollo del curso y en el taller de resolución de problemas Informe de las investigaciones documentales realizadas. Informes de prácticas de laboratorio. Revisión de problemarios y programas asignados. Participación, asistencia, entrega de reportes y solución de cuestionarios sobre las pláticas y conferencias. 9.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Introducción al diseño de Reactores para sistemas Conocerá las 1.1 Definir el concepto de reactor. 1, 3, 4, 6.

4 características generales de los reactores catalíticos heterogéneos, así como sus semejanzas y diferencias con respecto a los reactores homogéneos. 1.2 Explicar las características de los fenómenos de superficie asociados a los reactores catalíticos 1.3 Realizar investigación bibliográfica sobre los diferentes tipos de reactores catalíticos UNIDAD 2: Diseño de reactores catalíticos Analizará los procesos físicos asociados a los fenómenos de superficie, así como la cinética de reacciones catalíticas. 2.1 Por medio del balance de materia y energía, deducir la ecuación de diseño para un reactor catalítico heterogéneo de lecho fijo. 2.2 A partir del la ecuación de diseño obtenida para un reactor de lecho fijo, compararla con la ecuación correspondiente a un reactor de lecho fluidizado. 2.3 Poner a prueba la existencia de la etapa controlante, afín de simplificar la ecuación cinética asociada a una reacción catalítica heterogénea. 2.4 Desarrollar modelos tridimensionales de algunos materiales que típicamente sean utilizados en catálisis heterogénea, como soportes o como catalizadores. 1, 3, 4, 6. UNIDAD 3: Reacciones sólido-fluido. Analizará los diferentes modelos asociados a las diferentes fases presentes en un reactor catalítico heterogéneo. 3.1 Por medio del balance de materia y energía, deducir las ecuaciones de diseño de un reactor catalítico heterogéneo. 3.2 Con datos específicos de una reacción química, obtener información para el diseño de un reactor catalítico heterogéneo. 1, 3, 4, 6.

5 10. FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Carberry J. Chemical and catalytic reaction engineering. Ed. Mcgraw-Hill. 2. De la Peña Manrique Ramon. Introducción al análisis Ingenieril de los reactores químicos. Ed Limusa. 3. Holland, Charles D. & Anthony Rayford G. Fundamentals of Chemical Reaction Engineering. Ed. Prentice Hall. 4. Levespiel, Octave. Ingeniería de las reacciones químicas. Ed. Reverté. 5. Rase Howard F. Chemical reactor design for process plants, Vol. 1 & 2. Ed. John Wiley & Sons. 6. Scott Fogler. Chemical Reactor Engineering. 7. Smith J. M. Ingeniería de la cinética química. Ed. C.E.C.S. A. 11. PRÁCTICAS 1. Resolver casos prácticos utilizando modelos tridimensionales. 2. Realizar reacciones químicas variando las condiciones de operación, como son: presión, temperatura, concentración, flujo de entrada, etc. 3. Elaboración de simuladores para reacciones específicas utilizando la computadora.

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