Programa Analítico  2003

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Parte I: Fundamentos de la velocidad de reacción química

 

  1. Estequiometría

1.1 Independencias de las reacciones

1.2  Medidas de los cambios debidos a la reacción química (grado de avance, conversión fraccional, reactivo limitante)

1.3  Medidas de concentración

1.4  Factor de expansión

 

2.  Termodinámica y equilibrio

2.1 Calor de reacción, calor de formación

2.2  Variación del calor de reacción con la T a P = cte.

2.3  Equilibrio químico: energía libre, potencial químico, constante de equilibrio, conversión de equilibrio en reacciones simples

2.5  Condiciones de equilibrio para reacciones múltiples

2.6  Constantes de equilibrio, grado de avance en el equilibrio de reacciones múltiples

 

  1. Cinética de reacciones químicas homogéneas

3.1  Clasificación de reacciones, definición de velocidad de reacción

3.2  Dependencia de la velocidad con la concentración, ecuación cinética

3.3  Cinética química y equilibrio. restricciones termodinámicas

3.4  Dependencia de la velocidad de reacción con la temperatura

3.5  Ley de Arrhenius y estado de transición

3.6  Influencia del avance de la reacción, concentraciones iniciales y temperatura sobre la velocidad de reacción.

3.7  Reacción autocatalítica

3.8  Determinación de parámetros cinéticos. Métodos diferencial e integral. Método de las velocidades iniciales

3.9  Cinética de reacciones múltiples, gráficos composición vs. tiempo

3.10                     Selectividad, rendimiento fraccional instantáneo y rendimiento fraccional global

 

 

Parte II: Modelos Fluido dinámicos de reactores químicos

 

  1. Reactor tanque agitado discontinuo

4.1  Hipótesis del mezclado perfecto. Producción

4.2 Operación isotérmica del reactor TAD

4.3 Balance de masa para v = cte y v / cte

4.4 Balance de energía

4.5 Balance de energía en el fluido de intercambios camisa y serpentín

4.6 Operación adiabática del reactor TAD

4.7 Gráficos de conversión temperatura, react a de operación adiabática, camino de óptimos

4.8 Operación no isotérmica ni adiabática (NINA) del reactor TAD

4.9 Tiempo de operación mínimo (isotérmico, adiabático, (NINA)

4.10                    Operación óptima del reactor TAD

 

  1. Reactor tanque agitado continuo

5.1 Balance de masa para  r= cte  y variable

5.2 Balance de energía

5.3 Operación isotérmica, calor intercambiado, ecuación de diseño para el estado estacionario

5.4 Tiempo espacial y velocidad espacial

5.5 Operación adiabática del reactor TAC

5.6 Operación óptima del reactor TAC (camino de velocidad óptimas y velocidad máximas)

5.7 Operación NINA del reactor TAC

5.8 Multiplicidad de estados estacionarios. Histérisis del estado estacionario

5.9 Análisis del estado no reaccionario y puesta en marcha TAC

5.10                    Sistema de múltiples reactores TAC. Combinación en serie y en paralelo.

 

  1. Reactor Tubular

6.1 Hipótesis del flujo en pistón

6.2 Balance de masa para = cte y variable

6.3 Balance de energía

6.4 Tiempo espacial  y tiempo medio de residencia

6.5 Operación isotérmica. Óptimo isotérmico

6.6 Operación adiabática. Óptimo adiabático

6.7 Operación NINA. Camino de velocidades óptimas

6.8 Estabilidad y sensibilidad de los reactores TUB. “Hot Spot”

6.9 Criterios para minimizar el “Hot Spot”

6.10                    Reactor autotérmico

6.11                    Reactor TUB con reciclo. Su aplicación a reacciones auto catalíticas y exotérmicas y a la determinación de parámetros cinéticos

 

  1. Comparación de reactores

7.1 Comparación en el comportamiento de los reactores ideales para reacciones simples de distintos órdenes

7.2 Sistema de múltiples reactores

7.3 Reacciones múltiples. Selectividad y rendimiento fraccionales. Influencia de la composición y la temperatura

7.4 Reacciones en paralelo. Determinación de parámetros cinéticos. Cinética de reacciones homogéneas catalizadas. Distribución del producto y tamaño reactor

7.5 Reacciones en serie.  Concentraciones máximas y balances para el TAD, TUB y TAC. Rendimiento fraccional, global, reactor y condiciones de operación óptimas

7.6 Reacciones serie-paralelo. Balances para TAD, TUB y TAC, representaciones gráficas, presencia inicial de productos. Aplicaciones.

7.7 Elección del tipo de reactor, factores químicos, térmicos y económicos.

 

 

  1. Desviaciones a las hipótesis de flujo ideal

8.1 Funciones de distribución de tiempos de residencia

8.2 Modelos de un parámetro. Modelo de segregación total, de dispersión axial, de tanques agitados en serie y TUB con reciclo

8.3 Otros modelos combinados

8.4 Determinación de flujos defectuosos en equipos de procesos

8.5 Modelos para lechos fluidizados

 

 

Parte III: Transferencia de masa con reacción química

 

  1. Reacciones y reactores fluído-fluído

9.1 Teoría de la transferencia de materia con reacción química. Modelo de película

9.2 El factor de reacción. Reactores de primer y seudo primer orden. Reacciones de segundo orden infinitamente rápidas. Reacción de orden n

9.3 Criterios de elección. Diseño

9.4 Cálculo de columnas rellenas

9.5 Cálculo de columnas de burbujeo

 

  1.  Reacciones y reactores sólido catalítico - fluído

10.1 Mecanismo de las reacciones catalíticas. Adsorción en superficies sólidas. Propiedades de los catalizadores. Determinación del área superficial, volumen poral, densidad y distribución del volumen de poros. Clasificación y preparación de catalizadores. Promotores, inhibidores y venenos.

10.2  Cinética de mecanismos sin resistencias difusionales. Quimisorción. Isotermas de adsorción. Velocidades de reacción, etapas controlantes. Interpretación cuantitativa de los datos cinéticos.

10.3   Cinética de mecanismos con resistencias difusionales en pastillas. Transferencia intragranular de masa, cálculo de difusividades. Transferencia intragranular de calor. Transferencia de masa con reacción química, factor de efectividad isotérmico. Transferencia de masa y calor con reacción química; factor de efectividad no isotérmico.

10.4  Cinética de mecanismos con resistencias difusionales en película. Efecto de los procesos físicos sobre las velocidades observadas. Correlaciones de transferencia de masa y calor. Diferencias de temperaturas y estados estacionarios. Factor de efectividad y selectividad.

10.5   Reactores con relleno. Porosidad de lecho

10.6    Variación de presión

10.7                    Esquema seudo-homogéneo de diseño

 

  1.   Reacciones y reactores sólido no catalítico - fluído

11.1 Modelos: homogéno, heterogéneo y generalizado (Wan)

11.2    Modelo del frente móvil

11.3    Etapas controlante para partículas de tamaño constante y tamaño decreciente

11.4    Determinación de la etapa controlante  de velocidad

11.5    Diseño de lechos de partículas de un solo tamaño

11.6    Diseño de lechos de partículas de tamaños diferentes

11.7    Lechos fluidizados

11.8    Cintas transportadoras, bandejas