Maestría en Ingeniería de Procesos
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- Modelado de reactor de lecho fijo para la reformación de etanol con CO2(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018-05) Ramos Sanchez, IvanEn el presente trabajo se ha fijado la atención en cómo resolver uno de los grandes problemas que posee la civilización humana en todos los estratos sociales en el siglo XXI. Que es la emisión de gases contaminantes hacia la atmósfera, pero un especial interés, es el cómo usar el CO2, para generar más productos de valor agregado, y que no sea un simple gas efluente. En este caso se investigo acerca la reacción de reformación seca de etanol, para generar Hidrógeno, principalmente porque es un gas de alto valor en el mercado, porque posee algunas características que lo hace una opción viable para sustituir a los combustibles fósiles. Y suena aún más atractivo el obtenerlo de una materia prima que puede ser recabada a su vez de fuentes renovables como la descomposición anaerobia de biomasa. Se realizó un breve y simple estudio termodinámico para saber bajo ciertas condiciones de alimentación y temperatura, puede llevarse a cabo la reacción. Se hizo reaccionar el etanol con CO2 mediante un catalizador ya estudiado para generar hidrógeno a partir de etanol y vapor de agua. Se formula una mezcla Binder que permitió aumentar las propiedades mecánicas del catalizador, así como sus propiedades texturales, el cual podría generar nuevas perspectivas en la síntesis de catalizadores y materiales incluso. Se calcularon los parámetros de transporte efectivos, como función únicamente de la temperatura y de las propiedades texturales del catalizador. Mediante técnicas numéricas se desarrollaron expresiones para definir una ley de velocidad mediante el uso de ajuste no lineal de datos. Así como el uso del método de diferencias finitas, para resolver las ecuaciones conservativas de masa y energía. Para posteriormente cotejar su validez mediante experimentación en reactor integral de lecho fijo. Se obtuvieron velocidades de reacción en reactor diferencial (sin resistencias la transporte de masa y energía) para generar factores de efectividad. Que por sí mismos pueden dar información sobre los procesos que influyen en la cinética de la reacción y la transferencia de masa intraparticula. En la sección de apéndices se presenta un resumen más detallado de las metodologías usadas.
- Modelado de un reactor de lecho fijo para la obtención de acroleína a partir de glicerina(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018-03) Hernandez Ramirez, SofiaLa producción de acroleína se llevó a cabo por deshidratación de glicerina utilizando un catalizador de Pd Paladio soportado en zeolita Y con La Lantano. Se realizaron una serie de experimentos en un reactor diferencial a diferentes temperaturas de reacción y de concentración de glicerina en la alimentación para validar la ecuación de velocidad de reacción de acuerdo con el modelo de Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson. Se determinaron las constantes de velocidad de reacción y se confirmó que la cinética de reacción de deshidratación de glicerina a acroleína es de primer orden, así como la energía de activación y el factor de pre exponencial, basado en la ecuación de Arrhenius. Utilizando los datos anteriores, se desarrolló un modelo bidimensional que permite calcular los perfiles de conversión y temperatura en cualquier punto de un reactor de lecho empacado, siendo las ecuaciones parciales de balance de energía y masa en estado estacionario las que rigen el modelado del reactor de lecho fijo. Estas ecuaciones se resolvieron por el método de elemento finito utilizando COMSOL Multiphysicis 5.2a. La mayor aportación de este estudio consiste en la determinación experimental de la ecuación de velocidad de reacción y su aplicación a la construcción del modelo de balance de masa y energía para determinar los perfiles de conversión y temperatura, axial y radialmente. Gracias al modelo se puede predecir que a 13 cm de longitud se puede obtener un 100% de conversión a temperaturas cercanas a los 320 °C y 325 °C. El perfil de conversión de la glicerina es parabólico siendo mayor en las paredes del reactor donde se encuentra la fuente de calor ya que es un producto de una reacción endotérmica.
- Modelo de un reactor fotocatalítico para la degradación de fenol(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-09) Hernandez Hernandez, ElmerLa capacidad de establecer el desarrollo continúo de técnicas para la mejora de la calidad de los recursos hídricos a través del estudio a fondo de los mecanismos en los cuales se lleva a cabo la fotocatálisis aunado a la optimización del proceso, constituye en la actualidad uno de los principales problemas medioambientales con grandes repercusiones sociales, políticas, tecnológicas y económicas. Por este motivo, uno de los aspectos a considerar tiene que ver con la problemática respecto a la calidad de agua producto del efluente de la industria textil, farmacéutica, metalúrgica, del papel, petroquímica, química, de pinturas. En este contexto, es muy importante el desarrollo y aplicación de nuevas técnicas y procesos para el tratamiento de aguas. La purificación de las aguas residuales mediante fotocatálisis heterogénea es una de las áreas de interés de investigadores y de plantas de purificación de agua. Es útil para la limpieza de materiales biológicamente tóxicos o no biodegradables, tales como compuestos aromáticos, pesticidas, componentes de petróleo, colorantes y compuestos orgánicos volátiles en las aguas residuales. Existen otros muy buenos ejemplos en la literatura de contaminantes, como por ejemplo, pesticidas diversos contaminantes orgánicos nitrogenados compuestos azoicos y fármacos. La gran variedad de estos contaminantes que pueden ser eliminados mediante este tipo de tratamientos y la posibilidad de utilizar radiación solar hacen de la fotocatálisis heterogénea una técnica de gran potencial para un futuro sostenible. Así, en esta técnica hay que destacar además los esfuerzos realizados en los últimos años para aplicar de manera efectiva los tratamientos fotocatalíticos empleando radiación solar, con el objetivo de abaratar los costes derivados de la irradiación del sistema y aprovechar la energía natural disponible. A través de la fotocatálisis se ha demostrado tener una tecnología prometedora y son necesarias también nuevas ideas de diseño del reactor para el estudio de la influencia de los parámetros importantes como pueden ser la distribución de la luz en el interior del reactor, el mantenimiento de la fotocatálisis en suspensión a fin de asegurar una mejor transferencia de masa y la remoción del contaminante.
- Estudio de un reactor de lecho catalítico para la producción de hidrógeno a partir de bioetanol(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2015) Martinez Cervantes, Ivan RafaelEl hidrógeno es un combustible ideal, ya que puede ser transformado en calor, energía mecánica, o energía eléctrica. La tecnología limpia e innovadora del hidrógeno se obtiene a partir de la síntesis de compuestos renovables como el bioetanol en presencia de catalizadores metálicos mediante procedimientos termoquímicos. Actualmente se ha desarrollado un catalizador para la reacción de reformación de etanol con vapor de agua (ESR) a base de un catalizador bimetálico Ni-Co-Hidrotalcita-WOx (HTB-3) que ha demostrado alta selectividad a H2 [15,77,79]. Como herramienta para el diseño del reactor se propuso un modelo matemático bidimensional, basado en las ecuaciones de conservación de materia y energía, con el objetivo de obtener los perfiles de conversión y temperatura en un reactor integral delimitado el problema por condiciones iníciales y de contorno. La resolución del sistema de ecuaciones diferenciales parciales de tipo parabólico fue discretizado mediante una variante de la metodología implícita, llamado método de Crank-Nicholson. Posteriormente se implementó una codificación en el software Wolfram Mathematica para la resolución matemática. Se han obtenido de la literatura una serie de modelos que permiten obtener los valores numéricos de las propiedades de trasporte requeridas en la simulación. Con el fin de validar el modelo propuesto se realizó la experimentación en un reactor tubular, empacado con material catalítico (PBTR). Se realizaron análisis de composición a través de la longitud del reactor. La reacción de ESR es endotérmica, presentando gran demanda de energía, por lo anterior el calentamiento se efectuó externamente mediante un horno eléctrico, aislado con el fin de eliminar la pérdida de calor con el exterior.