Ingeniería Química
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Item Evaluación del efecto de las condiciones del proceso de síntesis y de operación de un catalizador para la obtención de lactida a partir de ácido láctico en fase gaseosa mediante catálisis heterogénea(2019) Hidalgo Durán, Carolina; Miranda Morales, Bárbara CristinaItem Conversión de glicerol a ácido láctico mediante catálisis heterogénea en fase acuosa(2019) Elizondo Quirós, Alessandra; Miranda Morales, Bárbara CristinaItem Determinación de condiciones de reacción para la obtención de hidroxiacetona a partir de glicerol en fase gas(2019) Ortega Quesada, Braulio Andrés; Miranda Morales, Bárbara CristinaItem Diseño y evaluación de un soporte catalítico estructurado impreso en 3D, con aplicación en catálisis heterogénea de Fenton para la degradación de contaminantes persistentes(2019) Vindas Azofeifa, María Gabriela; Durán Herrera, EstebanItem Caracterización de la transferencia de masa externa en un soporte estructurado impreso en 3D mediante la técnica de disolución de ácido benzoico, para ser utilizado en reactores catalíticos heterogéneos(2019) Cabrera Rojas, José Pablo; Durán Herrera, EstebanItem Caracterización de la reducción fotocatalítica de CO2 utilizando un catalizador de perovskita de bismuto inmovilizado en un microreactor(2019) Santamaría Cordero, Jose Andrés; Durán Herrera, EstebanEl planeta tierra presenta actualmente los niveles de CO2 más altos de los últimos 15 millones de años. La situación no es diferente en Costa Rica con en dónde el 63 % del consumo de energía proviene de derivados del petróleo, agravando emisiones y generando dependencia a estos. En el presente trabajo se caracterizó la reducción fotocatalítica de CO2, una potencial solución de dichos problemas, utilizando una perovskita de bismuto como el fotocatalizador llevada a cabo en un microreactor. El microreactor se diseñó para que se ajustara dentro de un sistema comercial Micronit®, con un sistema de distribución de flujo, un compartimento para probar distintos catalizadores y una ventana de PMMA para la irradiación. Fue construido mediante impresión 3D utilizando filamento de HIPS (High Impact Polystyrene) como material. Se estima un precio de 1.53 $ por reactor impreso. Se comprobó la distribución uniforme y laminar a lo largo del reactor. Se siguió una metodología de síntesis por microondas para obtener los siguientes potenciales fotocatalizadores para la reacción: Cs3Bi2I9, Cs4MnBi2Cl12, Cs3Bi2Cl9, Cs4CoBi2Cl12, Cs4NiBi2Cl12, Cs4CuBi2Cl12. Se determinó experimentalmente el band gap Eg de estos compuestos a través de mediciones de espectroscopia de reflectancia difusa UV-Vis con esfera integradora, el método de Kubelka-Munk y el gráfico de Tauc. Se seleccionó la perovskita Cs3Bi2I9 (Eg transición indirecta: 1.94 eV) para las pruebas de reducción debido a que posee el menor band gap en la región visible de todos los compuestos sintetizados. Además se caracterizó el catalizador a través de espectroscopia IR, SEM y EDX comprobando su identidad, estructura cristalina hexagonal y el porcentaje en peso de sus elementos respectivamente. Se inmovilizó el catalizador seleccionado en sustratos de vidrio mediante spin coating y drop casting. Se caracterizó la deposición por perfilometría determinando un espesor medio para spin...Item Análisis de prefactibilidad técnica y financiera para la instalación de una planta de producción de etileno(2019) González Ulate, Natalia; Miranda Morales, Bárbara CristinaEn el presente proyecto se realizó un análisis de prefactibilidad técnica y financiera para la instalación de una planta de producción de etileno a partir de etanol. En primera instancia, se realizó un estudio sobre la demanda de etileno en el país, donde se determinó que actualmente la principal aplicación del gas es como coadyuvante para la maduración de frutas; piña y banano principalmente. Asimismo, se realizó un estudio sobre la disponibilidad del etanol en el país, concluyendo que a pesar de la gran cantidad de ingenios de caña de azúcar en el país, únicamente TABOGA y CATSA producen etanol. Para el proyecto se va a utilizar el alcohol tipo A 96 % como materia prima, el cual tiene un valor de 1 064 CRC/L. Se realizó una matriz de selección para elegir el catalizador, gamma alúmina TiO2. Posteriormente, se realizó el estudio técnico donde por medio del programa ChemCad se realizó la simulación del proceso y se obtuvo el dimensionamiento y precio del equipo requerido, así como el requerimiento de servicios auxiliares. Seguidamente, se calculó una inversión de capital fijo de 7 057 530 USD en base al costo de los equipos. De igual manera se determinó un capital de trabajo de 1 245 446 USD. La inversión total del proyecto es de 8 302 976 USD, mediante el financiamiento del 80 % a una tasa de interés anual fijo de 6,20% y el restante 20 % con aporte de socios. Al realizar el flujo de caja se obtuvo un valor de VAN de 367 138 USD al 12 % y un TIR de 15 %, por lo que el proyecto se considera viable. Consecutivamente, con el estudio de sensibilidad se determinó que el mínimo valor de venta aceptable para que el proyecto continúe siendo rentable es de 170 USD/cilindro. También, se determinó que si el precio del etanol supera los 1,82 USD/L el proyecto deja de ser rentable. Finalmente, se realizó un análisis de riesgos con el que se determinó que la probabilidad de tener un valor de VAN al 12% mayor que cero es de 75,29%...Item Evaluación del efecto del uso de óxido de aluminio subproducto de la fabricación de papel aluminio como soporte de catalizador heterogéneo en la producción de biodiesel(2018) Garro Espinoza, Dianella María; Ulate Brenes, Adolfo MauricioEn esta investigación se evaluó el uso de alúmina obtenida a partir del subproducto de la fabricación de papel aluminio (escoria blanca) como soporte de catalizador heterogéneo en la producción de biodiesel. Para ello, se produjo sólidos precipitados con la reacción de escoria blanca e hidróxido de sodio siguiendo el proceso Bayer modificado. En este procedimiento se estudió el agente precipitante y la basicidad del precipitado precursor y se obtuvo dos sólidos: PEB No. 1 y PEB No. 2. El rendimiento de recuperación fue de 99 % y 71 % para los precipitados de escoria blanca No. 1 y No. 2 respectivamente. En la caracterización de los materiales utilizados, se obtuvo un área superficial de 12 m 2 /g, 139 m 2 /g y 89 m 2 /g para PEB No. 1, PEB No. 2 y alúmina comercial respectivamente. La difractometría de Rayos X de la escoria de aluminio confirmó su carácter heterogéneo debido a la identificación de compuestos como óxido de aluminio, aluminio, aluminato de magnesio, nitruro de aluminio, cloruro de potasio, óxido de silicio, entre otros. El difractograma de Rayos X del sólido PEB No. 1 mostró la presencia mayoritaria de aluminato de sodio y aluminosilicato de sodio; con ello se justificó el valor bajo de área superficial y su capacidad catalítica en la transesterificación sin necesidad de impregnación. En los análisis SEM de los sólidos PEB No. 1 y PEB No. 2/13 % NaOH se observó gránulos entre 0.2 mm y 0.4 mm, una morfología diversa con algunas zonas porosas y planas y en general heterogénea. Con el análisis de composición EDX se obtuvo un 10 % y 18.5 % másico de sodio en la PEB No. 1 y PEB No. 2/13 % NaOH respectivamente. Se realizó varias pruebas preliminares de transesterificación homogénea y heterogénea utilizando oleína de palma, hidróxido de sodio y metanol como reactivos para el estudio del plan de purificación y el montaje del método de cromatografía de gases. Posteriormente, se realizó tres corridas...Item Caracterización de arena impregnada con dióxido de titanio (TiO2) como catalizador heterogéneo en el proceso de ozonización de aguas contaminadas con Naproxeno, Ketoprofeno y Cimetidina(2019) Sáenz Roblero, Bryan; Durán Herrera, EstebanEl objetivo principal del presente proyecto fue la caracterización de un catalizador heterogéneo de arena volcánica impregnada con TiO2 para el proceso de ozonización catalítica en la degradación de Naproxeno, Ketoprofeno y Cimetidina. Se estudió el efecto de 4 factores: pH inicial, porcentaje de TiO2 en la preparación del catalizador, concentración de catalizador suspendido, y concentración de ozono alimentado. Además, se evaluó la capacidad de reutilización del catalizador en 4 ciclos de reúso a las mismas condiciones. Finalmente, se realizaron pruebas para caracterizar el catalizador a través de una Difracción de Rayos X (XRD), Espectrometría de Rayos X, y Microscopia de Barrido Electrónico (SEM). En la determinación del efecto del pH inicial en el proceso de ozonización no catalítica, se obtuvo a qué a medida el pH inicial de reacción aumentaba, la degradación promedio de los contaminantes también lo hacía. Por lo cual se concluyó que el pH inicial de 10 fue el que presentó un mejor desempeño, logrando una degradación promedio de 94.18 % de Ketoprofeno, y una degradación promedio total de 98.47 % en 10 minutos. Por otro lado, en el proceso de ozonización catalítica, se determinó que el mejor pH inicial fue el de 7 pues obtuvo un 97.14 % de degradación promedio de Ketoprofeno y una degradación promedio total de 98.463 en 10 minutos. Se comprobó que usando 0 % de TiO2 en la preparación del catalizador tuvo una mayor degradación promedio de Ketoprofeno (72.54 %) y promedio total (90.74 %) en comparación a los catalizadores de 2.5 % de TiO2 (66.34 % y 89.43 %) y 5 % de TiO2 (30. 85 % y 85.21 %) en 30 minutos de reacción. Por otra parte, se constató que utilizando 1.0 g/L de catalizador suspendido, se obtiene una mayor degradación promedio de Ketoprofeno (72.54 %) y promedio total (90.74 %) comparándolo con 0.5 g/L (51.19 % y 86.41 %) y 2.0 g/L (40.17 % y 80.01%) de catalizador suspendido en 30 min de reacción...Item Diseño, construcción y puesta en marcha de un sistema para el estudio de reacciones de catálisis heterogénea(2019) Hodgson Cabezas, Jeyson Gabriel; Miranda Morales, Bárbara CristinaEn el presente informe se describe el diseño, la construcción y la puesta en marcha de un sistema de reacción, a escala de laboratorio, que permita el estudio de reacciones catalíticas heterogéneas. Este sistema cuenta con la instrumentación necesaria para la medición de temperatura en el interior del reactor, así como de los diferentes flujos de gas que ingresan al sistema, alimentación de reactivos, fuente de calor estable y programable y un sistema de muestreo. Se presenta el diseño conceptual del sistema de reacción, tomando en cuenta el ingreso de reactantes mediante una bomba de jeringa, la vaporización de reactivos mediante un serpentín de cobre, el ingreso y medición del gas de arrastre, el reactor tubular de lecho fijo, el enfriamiento y condensación de productos y la toma de muestras. Se establece el diseño y funcionamiento de cada etapa por separado para posteriormente presentar su posicionamiento en el sistema completo. Se detalla el diseño del vaporizador y del reactor tubular de lecho fijo, tomando en cuenta las dimensiones del horno tubular que proporciona la energía necesaria para llevar a cabo las reacciones, así como los materiales de construcción de cada una de las piezas. El diseño se presenta con una serie de diagramas y finalmente se ilustra el resultado mediante fotografías, así como la descripción de cada trabajo realizado. También se describe la puesta en marcha del sistema mediante el acople de todas las partes y las distintas pruebas realizadas para garantizar su buen funcionamiento. A partir de los resultados experimentales tras evaluar la reacción de producción de etileno a partir de etanol se determina que el etileno es el compuesto más abundante en los productos gaseosos, según el estudio de selectividad realizado, mostrando una selectividad promedio de 70,07 % para el etileno. En los productos líquidos se observa un alto porcentaje de etanol sin reaccionar. Se concluye que el sistema...