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TEMA 1 INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA 1º INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓN A LA INGENIERN A LA INGENIERÍÍA QUA QUÍÍMICAMICAAsignatura ECTSAsignatura ECTS

Horario: 1Horario: 1erer cuatrimestrecuatrimestreLunes (10:30 Lunes (10:30 –– 12:30) y Mi12:30) y Miéércoles (12:30 rcoles (12:30 –– 13:30)13:30)

Aula: AB14Aula: AB14TutorTutoríías: Martes (10:00as: Martes (10:00--12:00 y 16:0012:00 y 16:00--18:00)) y Mi18:00)) y Miéércoles (9:30rcoles (9:30--11:30) 11:30)

Profesor: Miguel Profesor: Miguel ÁÁngel Delgado Cantongel Delgado CantoUbicaciUbicacióón: Dpto. de Ingeniern: Dpto. de Ingenieríía Qua Quíímica, mica, QuQuíímicamica FFíísica y Qusica y Quíímica Orgmica OrgáánicanicaDespacho: Facultad de Ciencias Experimentales P4 N6Despacho: Facultad de Ciencias Experimentales P4 N6--0606ExtensiExtensióón: 8n: 8--82078207


TEMA 1. LA TRANSFORMACITEMA 1. LA TRANSFORMACIÓÓN QUN QUÍÍMICOMICO--INDUSTRIALINDUSTRIAL

1. La Industria Qu1. La Industria Quíímica mica

2. Objeto y estructura de la Ingenier2. Objeto y estructura de la Ingenieríía Qua Quíímicamica

3. Procesos qu3. Procesos quíímicosmicos

3.1. Caracter3.1. Caracteríísticas de un proceso qusticas de un proceso quíímicomico3.2. Tendencias futuras de los procesos qu3.2. Tendencias futuras de los procesos quíímicosmicos3.3. Diagramas de flujo: Ejemplos de procesos qu3.3. Diagramas de flujo: Ejemplos de procesos quíímicomico--industrialesindustriales

BibliografBibliografííaaINTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICAG. Calleja, F. García, A. de Lucas, D. Prats y J.M. RodríguezEd. Síntesis, Madrid, 1999.Tema 1 y Tema 2

CURSO DE INGENIERÍA QUÍMICAJ. Costa López y otros.Editorial Reverté, S.A, 1991Tema 1

DOCUMENTACIÓN MODDLETema 1

(2 horas)


Industria QuIndustria Quíímicamica

TransformaciTransformacióón a gran escala de materias primas, n a gran escala de materias primas, mediante una serie de operaciones que modifican mediante una serie de operaciones que modifican sus caractersus caracteríísticas fsticas fíísicas y qusicas y quíímicas, para obtener micas, para obtener productos productos úútiles que demanda el mercado y con el tiles que demanda el mercado y con el menor impacto ambiental.menor impacto ambiental.

1. LA INDUSTRIA QU1. LA INDUSTRIA QUÍÍMICAMICA


Aspectos medioambientales y energAspectos medioambientales y energééticos ticos →→ evolucievolucióón y desarrollo industrialn y desarrollo industrial

EVOLUCIEVOLUCIÓÓN Y DESARROLLO INDUSTRIALN Y DESARROLLO INDUSTRIAL


LA INDUSTRIA QULA INDUSTRIA QUÍÍMICA EN ESPAMICA EN ESPAÑÑAA

Volumen de negocio en UE 639.000 M €(30,3 % producción química mundial)

4º sector industrial

España es el 5º productor comunitario


Evolución a producciones de mayor valor añadido


Química Básica

Química de la salud

Química para la

Industria y el Consumo

2008


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



2. OBJETO Y ESTRUCTURA DE LA INGENIER2. OBJETO Y ESTRUCTURA DE LA INGENIERÍÍA QUA QUÍÍMICAMICA

Nuevos productos y materiales

↑ Competitividad de los mercados mundiales

Concienciación del impacto medioambiental y riesgos

para la salud

I + D

GRAN DESARROLLO EN LAS ÚLTIMAS DÉCADAS

Título perfilado para la Ingeniería Química (1973/1974)

1922 → asignatura “Química Técnica”


IngenierIngenieríía Qua Quíímica mica →→ ““Disciplina que sistematiza los conceptos Disciplina que sistematiza los conceptos ffíísicos, qusicos, quíímicos y de otras micos y de otras ááreas auxiliares para su reas auxiliares para su aplicaciaplicacióón al disen al diseñño, desarrollo y operacio, desarrollo y operacióón de procesos n de procesos a escala industriala escala industrial”” (Calleja y col, 1999)(Calleja y col, 1999)


El papel del Ingeniero QuEl papel del Ingeniero Quíímico mico →→ se orienta al estudio del cambio de la se orienta al estudio del cambio de la composicicomposicióón, del estado fn, del estado fíísico o del contenido energsico o del contenido energéético tico que experimentan los materiales en los procesos quque experimentan los materiales en los procesos quíímicos, micos, con el fin de disecon el fin de diseññar, construir y operar equipos y plantas ar, construir y operar equipos y plantas ququíímicas industriales.micas industriales.

GRAN VERSATILIDAD


3. PROCESOS QU3. PROCESOS QUÍÍMICOSMICOS

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)


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


3.2 TENDENCIAS FUTURAS DE LOS PROCESOS QU3.2 TENDENCIAS FUTURAS DE LOS PROCESOS QUÍÍMICOSMICOS

• Trabajar sobre los factores que disminuyen el coste de un proceso químico-industrial (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)


3.3 DIAGRAMAS DE FLUJO3.3 DIAGRAMAS DE FLUJOEJEMPLOS DE PROCESOS QUEJEMPLOS DE PROCESOS QUÍÍMICOMICO--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 hastalos productos/subproductos/residuos.

PREPARACIÓN MATERIA PRIMA

ETAPA DE TRANSFORMACIÓN

PURIFICACIÓN DEL PRODUCTO

PRODUCTOSUBPPRODUCTOSRESIDUOSMat. prima

GRAN VARIEDAD

Esquema general de un proceso químico

Operaciones físicas

Operaciones físicas

Etapa química o bioquímica


DIAGRAMA DE BLOQUES ≠ DIAGRAMA DE FLUJO

Diagrama de bloques


PROCESO DE DESTILACIÓN INICIAL DEL PETRÓLEO

Diagrama de flujo


Ánodo (Ti) Cl- - 1e- → ½ Cl2 (oxidacción)

Cátodo (Hg) Na+ + 1e- → Na (reducción)

PROCESO DE ELECTRÓLISIS DEL NaCl

Ca2+, Mg2+, Fe3+

Sulfatos


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


PROCESO DE OBTENCIÓN DE ISOPROPANOL


MATERIAS PRIMASMATERIAS 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.

De la Hidrosfera → Agua de mar (NaCl, Mg, etc)

De la Atmósfera → Aire (O2, N2 y gases nobles)

De la Biosfera → Biomasa vegetal

RECURSOSNATURALES


Algunas vías de aprovechamiento químico-industrial de materias primas

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