Carrera: Ingeniería Química. Asignatura: Reactores II. Área del Conocimiento: Ingeniería Aplicada. Reactores II IA02 Licenciatura Ingeniería Química

Transcripción

1 Carrera: Ingeniería Química Asignatura: Reactores II Área del Conocimiento: Ingeniería Aplicada Generales de la Asignatura: Nombre de la Asignatura: Clave Asignatura: Nivel: Carrera: Frecuencia (h/semana): Teoría: Laboratorio: Total horas en el período escolar: Créditos: Fecha de Elaboración: Reactores II IA02 Licenciatura Ingeniería Química de septiembre de 2003 Objetivo general: El alumno será capaz de realizar el diseño básico y/o análisis de reactores heterogéneos para reacciones catalizadas y no catalizadas Descripción sintética: Durante el desarrollo del curso se analizarán los conceptos teóricos, modelos y mecanismos que explican el desarrollo de las reacciones químicas heterogéneas catalizadas y no catalizadas. Se utilizarán datos experimentales para proponer y elegir los modelos y sus respectivos parámetros que los representen adecuadamente, se utilizarán estos modelos para el diseño y/o análisis de reactores heterogeneos catalizados y no catalizados, asimismo se analizarán las principales causas de desviación del comportamiento ideal en reactores de flujo y se utilizarán datos obtenidos a partir de la información de un trazador para predecir la conversión en reactores no ideales y sugerir modelos del su comportamiento real. Aportación de la asignatura al Perfil del Egresado: La asignatura aporta al egresado los conocimientos imprescindibles para la operación, control y análisis de equipos de reacción en operación, así como los fundamentos para el diseño de nuevos equipos para reacciones heterogéneas catalizadas o no catalizadas. Contenido (temario): I. Reacciones sólido-fluido no catalizadas. II. Catálisis y reactores catalíticos III. No idealidades en reactores de flujo Descripción detallada del contenido de las Unidades: Contenidos específicos Temas de aprendizaje Pág. 1 de 5

2 Reacciones sólido-fluido no catalizadas. Modelos cinéticos para reacciones heterogéneas no catalizadas. El concepto de etapa controlante El modelo del núcleo si reaccionar para partículas esféricas de tamaño constante. El modelo de velocidad de reacción para partículas esféricas de tamaño decreciente Aplicación al diseño (flujo pistón de s olidos, flujo en mezcla completa de s olidos y gas de composición uniforme) Reactores de lecho fluid izado con arrastre de sólidos finos. Catálisis y reactores catalíticos Conceptos, definiciones y propiedades de los materiales catalíticos. Las Etapas adsorción-reacción-desadsorción en el desarrollo de las reacciones heterogéneas catalizadas. Modelos y mecanismos en reacciones heterogéneas catalizadas. El concepto de etapa controlante. Análisis de datos experimentales (Desarrollo de modelos y mecanismos de reacción, evaluación de parámetros) Aplicación al diseño Desactivación (tipos y aplicaciones) El efecto de la difusión externa Coeficientes de transferencia de masa. La transferencia de masa como etapa controlante en rectores de lecho fijo Regeneración de catalizadores (modelo del núcleo sin reaccionar) Difusión y reacción en el interior de catalizadores porosos.(ecuación general) El factor de efectividad interno Factor de efectividad global Condiciones limite de difusión y reacción Difusión interna y reacción en reactores de lecho fijp Reactores de lecho fluid izado No idealidades en reactores de flujo Distribución de tiempos de residencia Perturbaciones en impulso y en escalón Distribución de tiempos de residencia en reactores ideales Calculo de conversión a partir de la información del trazador Modelos para flujo no ideal (reactor de flujo laminar, modelo de tanques en serie, modelo de dispersión) Modelos combinados Pág. 2 de 5

3 Objetivos por Unidad: Modelos para lechos fluidizados Objetivo de la Unidad Unidad I: Realizar el análisis de los principales modelos que explican el comportamiento de las reacciones químicas heterogeneas no catalizadas. Utilizar datos experimentales reportados en la literatura especializada para escoger el modelo que los represente adecuadamente y evaluar sus parámetros Utilizar el modelo desarrollado para el calculo de la conversión de acuerdo a los diferentes tipos de reactores idealizados. Unidad II: Realizar el análisis de los principales factores que intervienen en las diferentes etapas de una reacción catalizada por sólidos, utilizar datos experimentales reportados en la literatura especializada para definir la etapa o etapas que controlan el proceso, obtener el modelo adecuado evaluar sus parámetros y utilizarlo para el calculo de la conversión en diferentes tipos de reactores idealizados Unidad III: Analizar las principales causas de las desviaciones del comportamiento ideal en reactores de flujo, utilizar datos experimentales reportados en la literatura especializada para el calculo de la conversión promedio en reactores reales, mediante los datos proporcionados por un trazador o mediante modelos que se ajusten al comportamiento real. Estrategias de aprendizaje Exposición oral. Exposición de ejemplos de análisis de datos y elección de modelos y solución de problemas referentes al diseño de reactores idealizados. Consultas bibliografícas Exposición oral Exposición de ejemplos de análisis de datos y formulación de modelos Solución de problemas de ejemplo referentes al análisis y diseño Consultas bibliograficas Exposición oral Exposición de problemas de ejemplo referentes al calculo de la conversión promedio Consulta bibliografica Evaluación del Curso: Tipo de evaluación Porcentaje Desarrollo del Conocimiento Exámenes parciales Examen Final Tareas Proyectos Participación en el aula Desarrollo de Habilidades Pág. 3 de 5

4 Trabajo en equipo Comunicación oral y escrita Planteamiento y solución de problemas Desarrollo de Actitudes Responsabilidad Colaboración Compromiso TOTAL Material o Equipo Requerido: Pizarrón/gis Pizarrón blanco/marcadores Proyector de acetatos Cañón Problemarios Modelos Prototipos Software Laboratorio 100 Frecuencia de uso Todo el período escolar Todo el período escolar Ninguno Polymath Bibliografía: Elements of Chemical Reaction Engineering 3a. Edición Fogler H. Scott Prentice Hall Chemical Engineering Kinetics 3ª: Edición Smith J.M. McGrawwHill Ingeniería de las reacciones Químicas Levenspiel Octave Reverté Fundamentals of Chemical Reaction Engineering Holland Charles D./Anthony Rayford G. Prentice Hall Pág. 4 de 5

5 Universidad Autónoma de Coahuila Asignatura: Reactores II RESPONSABLES Director de la Coordinador de la Reforma Curricular Dr. Rubén García Braham Ing. Ernesto Oyervides Valdez Secretario Académico de la Facultad Diseñador de la Asignatura MC. Ma. Auxiliadora Valdés Flores Ing. Miguel Flores Prado Pág. 5 de 5