Asignatura ECTS. Horario: 1 er cuatrimestre. Aula: AB14. Profesor: Miguel Ángel Delgado Canto

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1 INTRODUCCIÓN N A LA INGENIERÍA A QUÍMICA Asignatura ECTS Horario: 1 er cuatrimestre Lunes (10:30 12:30) y Miércoles (12:30 13:30) Aula: AB14 Tutorías: Martes (10:00-12:00 12:00 y 16:00-18:00)) 18:00)) y Miércoles (9:30-11:30) Profesor: Miguel Ángel Delgado Canto Ubicación: Dpto. de Ingeniería a Química, Química Física y Química Orgánica Despacho: Facultad de Ciencias Experimentales P4 N6-06 Extensión: n:

2 TEMA 1. LA TRANSFORMACIÓN N QUÍMICO MICO-INDUSTRIALINDUSTRIAL (2 horas) 1. La Industria Química 2. Objeto y estructura de la Ingeniería a Química 3. Procesos químicos 3.1. Características de un proceso químico 3.2. Tendencias futuras de los procesos químicos 3.3. Diagramas de flujo: Ejemplos de procesos químico mico-industrialesindustriales Bibliografía INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA G. Calleja, F. García, A. de Lucas, D. Prats y J.M. Rodríguez Ed. Síntesis, Madrid, Tema 1 y Tema 2 CURSO DE INGENIERÍA QUÍMICA J. Costa López y otros. Editorial Reverté, S.A, 1991 Tema 1 DOCUMENTACIÓN MODDLE Tema 1

3 1. LA INDUSTRIA QUÍMICA Industria Química Transformación n a gran escala de materias primas, mediante una serie de operaciones que modifican sus características físicas f y químicas, para obtener productos útiles que demanda el mercado y con el menor impacto ambiental.

4 EVOLUCIÓN N Y DESARROLLO INDUSTRIAL Aspectos medioambientales y energéticos evolución n y desarrollo industrial

5 LA INDUSTRIA QUÍMICA EN ESPAÑA Volumen de negocio en UE M (30,3 % producción química mundial) España es el 5º productor comunitario 4º sector industrial

6 LA INDUSTRIA QUÍMICA EN ESPAÑA Evolución a producciones de mayor valor añadido Química Básica 2008 Química para la Industria y el Consumo Química de la salud

7 LA INDUSTRIA QUÍMICA EN ESPAÑA

8 LA INDUSTRIA QUÍMICA EN ESPAÑA Incremento exportaciones desde el 2000 (segundo sector exportador) 25 % de la inversión privada nacional Mejora del nivel tecnológico, protección del medioambiente y seguridad de las fábricas

9 LA INDUSTRIA QUÍMICA EN ESPAÑA

10 2. OBJETO Y ESTRUCTURA DE LA INGENIERÍA A QUÍMICA Nuevos productos y materiales Concienciación del impacto medioambiental y riesgos para la salud GRAN DESARROLLO EN LAS ÚLTIMAS DÉCADAS Competitividad de los mercados mundiales I + D Título perfilado para la Ingeniería Química (1973/1974) 1922 asignatura Química Técnica

11 Ingeniería a Química Disciplina que sistematiza los conceptos físicos, químicos y de otras áreas auxiliares para su aplicación n al diseño, desarrollo y operación n de procesos a escala industrial (Calleja y col, 1999)

12 GRAN VERSATILIDAD El papel del Ingeniero Químico se orienta al estudio del cambio de la composición, del estado físico f o del contenido energético que experimentan los materiales en los procesos químicos, con el fin de diseñar, construir y operar equipos y plantas químicas industriales.

13 3. PROCESOS QUÍMICOS Proceso químico Sucesión ordenada de operaciones unitarias físicas y químicas interconectadas con las que se transforman unos productos en otros a escala industrial. Productos de origen natural o previamente tratados artificialmente Productos principal de una reacción química y por el cual se ha diseñado el proceso Productos secundarios de una reacción química (no deseado) (TRANSFORMARLOS EN PRODUCTOS ÚTILES) Material residual de un proceso químico, sin valor e interés y que puede suponer un riesgo para el medio ambiente (MINIMIZAR SU IMPACTO AMBIENTAL)

14 Factores a tener a tener en cuenta a la hora de diseñar un proceso químico industrial Factores que disminuyen el coste de un proceso químico-industrial Sustitución materia prima (mayor disponibilidad, menor coste, mayor pureza, etc.) Disminución de la formación de subproductos ( selectividad y rendimiento) Buscar usos a los subproductos y residuos Optimización de las condiciones de operación Simplificación del proceso (reducción del número de operaciones) Uso de nuevas técnicas de separación Aumento de la capacidad de la planta (economía de escala) Tiempo de vida medio de los procesos químico variable

15 3.2 TENDENCIAS FUTURAS DE LOS PROCESOS QUÍMICOS Trabajar sobre los factores que disminuyen el coste de un proceso químicoindustrial (economía de escala) Desarrollo de nuevos productos químicos de elevada pureza con mercados especiales y aplicaciones específica (farmacia, fitosanitarios, alimentación, etc.) I+D+i de la tecnología para los sistemas de producción (disminuir tamaño y costes) Avances en aspectos medioambientales y de seguridad para cumplir con la normativa reguladora cada vez más exigente (BAT s) Reducción del consumo de petróleo como combustible y apuesta por las tecnologías limpias de producción de energía (energías renovables) Optimización energética de los procesos mediante la recuperación del calor residual Desarrollo en tecnología de control de proceso que permita la gestión y control de la producción a tiempo real (trabajar bajo demanda)

16 3.3 DIAGRAMAS DE FLUJO EJEMPLOS DE PROCESOS QUÍMICO MICO-INDUSTRIALINDUSTRIAL Diagrama de flujo Esquema que recoge cada una de las operaciones unitarias que componen un determinado proceso químico, en forma secuencial y siguiendo el camino de la materia prima hasta los productos/subproductos/residuos. Mat. prima PREPARACIÓN MATERIA PRIMA Operaciones físicas Esquema general de un proceso químico ETAPA DE TRANSFORMACIÓN Etapa química o bioquímica PURIFICACIÓN DEL PRODUCTO Operaciones físicas PRODUCTO SUBPPRODUCTOS RESIDUOS GRAN VARIEDAD

17 Diagrama de bloques DIAGRAMA DE BLOQUES DIAGRAMA DE FLUJO

18 Diagrama de flujo PROCESO DE DESTILACIÓN INICIAL DEL PETRÓLEO

19 PROCESO DE ELECTRÓLISIS DEL NaCl Ca 2+, Mg 2+, Fe 3+ Sulfatos Ánodo (Ti) Cl - -1e - ½Cl 2 Cátodo (Hg) Na + + 1e - Na (oxidacción) (reducción)

20 PROCESO DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES URBANAS Mat. Prima Agua residual de la red de alcantarillado - Fósforo combinado (detergentes) - Nitrógeno orgánico (de origen biológico) - Sólidos inorgánicos (arenas, piedras, ) - Insolubles y materia en suspensión - ph ligeramente alcalino - Materia orgánica, etc. Producto Agua residual bajo legislación vigente - DBO < 20 mg/l - Fósforo (4% del inicial) - Sólidos en suspensión (4% del inicial) - No bacterias Tratamiento primario Tratamiento secundario Tratamiento terciario

21 PROCESO DE OBTENCIÓN DE ISOPROPANOL

22 MATERIAS PRIMAS Materias primas Productos de origen natural o tratados previamente de forma artificial y a partir de los cuales se van a obtener el producto final deseado De la Litosfera Rocas y minerales en forma de óxidos, sulfuros, fosfatos, silicatos, carbón, petróleo, gas natural, etc. RECURSOS NATURALES De la Hidrosfera Agua de mar (NaCl, Mg, etc) De la Atmósfera Aire (O 2, N 2 y gases nobles) De la Biosfera Biomasa vegetal

23 Algunas vías de aprovechamiento químico-industrial de materias primas Volver a Procesos Químicos