TrabajosPracticos2011

Universidad Nacional de San Juan – Argentina

Facultad de Ingeniería/Departamento de Ing. Química

CÁTEDRAS: INGENIERÍA DE SISTEMAS DE PROCESOS / INGENIERÍA DE SISTEMAS DE PROCESOS EN
LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
MÓDULO: SÍNTESIS DE PROCESOS
TRABAJO PRÁCTICO Nº 1
OBJETIVOS:
1.

Introducirnos en el Método de Síntesis Jerárquica de Douglas, mediante la Jerarquización de flowsheets de procesosexistentes.

2.

Revisar los conceptos de conversión y selectividad, desarrollando correlaciones entre ambas, para su utilización en el
cálculo de balances.

PROBLEMA Nº 1
Un proceso para producir acetona a partir de isopropanol (IPA) se muestra en la Figura 1. La reacción es:
Isopropanol

Acetona + H2



La reacción tiene lugar a 1 atm y 572 ºF. Como corriente de alimentación se usa una mezclaazeotrópica de IPA – H2O.
Realice la jerarquización del flowsheet.
H2O

Combustible
Vapor

IPA-H2O

Mezclador

Evaporador

Agua fría

Horno

Reactor

Condendor

Absorbedor

H2

Flash

Separador

Reciclador

Acetona

H2O

Figura 1. Proceso de producción de acetona.
PROBLEMA Nº 2 (Ingeniería Química, Opcional Ingeniería en Alimentos)
La reacción primaria es:
Tolueno + 1.5 O2

Año 2011



Ácido Benzoico +Agua

1

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Facultad de Ingeniería/Departamento de Ing. Química

Sin embargo se producen reacciones reversibles para dar benzaldehído, alcohol bencílico, fenil benzoato y bencil benzoato,
que se forman en las mismas condiciones de reacción, T = 160 ºC y
P = 10 atm. El tolueno puro y el aire se usan como materias primas, la conversión del tolueno esaproximadamente entre 30 y
35%. Del siguiente flowsheet analizar y realizar su jerarquización.

Ácido
Benzoico

Reactor
Aire
Tolueno

Catalizado
Stripping
de Tolueno

Figura 2. Proceso de producción de ácido benzoico.

Rectificación
de Ácido
Benzoico

PROBLEMA Nº 3 (Ingeniería en Alimentos, Opcional Ingeniería Química)
Para producir alcohol etílico a partir de melaza, se deben llevar a cabo lassiguientes reacciones:

C12 H 22O11  H 2 O



C6 H 12O6  levadura

2C6 H 12O6


2CO2  2CH 3CH 2OH

(1)
(2)

La melaza contiene 55% de azúcares y se diluye para dar un mosto con 15% de azúcar. La primera es una hidrólisis en medio
ácido (sulfúrico), para desdoblar la sacarosa en glucosa y fructosa. Después se agregan nutrientes. Se ajusta la temperatura y
se agregan la levadura Saccharomycescerevisiae. Cuando termina la fermentación, el líquido resultante se pasa a una
columna de destilación (alambique) donde se obtiene el alcohol de 96°G.L.
Debido a que el CO2 desprendido en el fermentador lleva una cantidad apreciable de agua y vapores de alcohol, este último se
recupera mediante un absorbedor y se recicla a la columna de destilación donde se separa el alcohol producido en lafermentación. El fermentador opera a 15°C y las reacciones se puede suponer que se completan en un 100%. Tanto el
absorbedor como el fermentador operan a presión atmosférica. Realice la jerarquización del flowsheet de la Fig. 3.

Año 2011

2

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5

4

Absor3

be2

1

dor

Agitador

Mezclador

6

AFermentador

X,S, P, CO2, T

lam
bi1. Melaza
2. Agua
3. Levadura y nutrientes
4. Agua
5. CO2
6. Alcohol etílico
7. Agua (a reciclo a corriente 4)

que
7

Figura 3. Proceso de producción de etanol vía fermentativa.
PROBLEMA Nº 4
Considere dos reacciones isotérmicas en paralelo, de primer orden en un reactor batch (o tubular) alimentado con reactante
puro:
A



B

A



C

Siendo B el producto deseado y C elproducto no deseado. Se define la selectividad como S = mol de producto deseado / mol
de A convertido. Realizar un análisis cinético para determinar la dependencia de la selectividad con la conversión si
corresponde.
¿Cuál sería el resultado si la primera reacción fuese de primer orden y la segunda de segundo orden?
PROBLEMA Nº 5
El isooctano (gasolina) se puede producir mediante las siguientes...