Ingeniería Química
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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 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...Item Evaluación preliminar del desempeño de un catalizador de níquel-cobre para la conversión de bio-etanol a etileno(2018) Ceciliano Alvarado, Chris; Miranda Morales, Bárbara CristinaEn la investigación presente se evaluó un catalizador bi-funcional de níquel-cobre en la conversión de bio-etanol a etileno. El catalizador consistió en alúmina impregnada con níquel y cobre (10 % de metal total). Para esto se sintetizó alúmina a partir de una precipitación entre nitrato de aluminio e hidróxido de sodio, con un rendimiento entre el 50 % y 70 %. La calcinación fue llevada a cabo a 500 °C por 4 horas. La impregnación de los metales se llevó a cabo por el método incipiente. En la caracterización de los materiales se obtuvo un área superficial de 190 m2/g para el soporte de alúmina, 129 m2/g para el catalizador con la proporción Ni:Cu 1:8 y 155.9072 m2/g para el catalizador con la proporción Ni:Cu 1:2. Las partículas de los catalizadores contaban con un tamaño entre los 212 ¿m y 300 ¿m, con morfología irregular y superficies muy porosas. Se realizaron varias pruebas previas para evaluar el funcionamiento mecánico del sistema, a través de las cuales se definió un flujo del gas de arrastre de 55 ml/min, un flujo de la bomba de 0.1 ml/min) y la masa de catalizador de 0.15 g, y se trabajó en un rango de temperaturas entre los 300 °C y 450 °C y concentraciones de etanol entre el 20 % y 100 %. Con la técnica de cromatografía de gases utilizando la columna Carboxen-1010 PLOT (Porous Layer Open Tubular) (30 m x 0.53 mm ID) se identificó claramente el etileno con un tiempo de retención de 6 minutos. De igual forma, bajo la técnica de cromatografía de gases utilizando la columna SH- Rtx-5 (30 m x 0.25 mm ID x 0.25 ¿m df) se logró identificar el acetaldehído a 2.3 minutos y el ácido acético a 7.3 minutos, sin embargo, no fue posible la adecuada separación de los analitos éter etílico y etanol. A raíz de ésto se desarrolló un método de deconvolución para estos picos traslapados, bajo el modelo de gaussiano, obteniendo un R-cuadrado mayor a 0.9. A 400 °C utilizando el catalizador Ni:Cu 1:8 y un 20%...