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Academic Year/course: 2023/24

532 - Master's in Industrial Engineering

60803 - Analysis and Design of Chemical Processes


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
60803 - Analysis and Design of Chemical Processes
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
532 - Master's in Industrial Engineering
ECTS:
4.5
Year:
1 and 2
Semester:
532-First semester o Second semester
266-Second semester
107-Second semester
332-Second semester
Subject type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

It is intended that students are able to analyse a chemical process and have sufficient instrumental skills to do the basic design of equipment characteristic of the chemical industry: reactors, in which matter undergoes changes in its composition, and separation operations, in which the different components are separated, calculating the associated material and energy balances.

These approaches and objectives are aligned with some of the Sustainable Development Goals, SDGs, of the 2030 Agenda, in such a way that the acquisition of the learning results of the subject provides training and competence to the student to contribute to some extent to their achievement: Goal 9, Objective 9.4.; Goal 12, Objective 12.2. and Goal13, Objective 13.3.

2. Learning results

Upon completion of this subject, the student will be able to:

1.- Know the most common systems of representation for chemical processes, propose a diagram from the description of a process, and obtain information from the diagram of a process.

2.- Formulate the conservation equations (material and energy balance) of a chemical process and calculate the most relevant thermodynamic properties from the operating conditions, determine the relationship between the variables temperature, pressure, flow and composition of the process streams.

3.-Apply reaction kinetics to the design of ideal reactors.

4.- Propose, in the face of a process flow, the separation into its components through a basic operation, distinguishing between the different types of operations.

5.- Know how to size the basic parameters of a flash distillation, a rectification column or an absorption using approximate methods, calculating equilibrium compositions between phases.

3. Syllabus

1.- Introduction. Foundations of analysis and design of equipment in the chemical industry.

2.- Properties of currents. Estimation of thermodynamic properties and phase equilibrium.

3.- Selection of separation operations.

4.- Separation of binary mixtures through distillation. Differential distillation. Flash distillation. Reflux distillation.

5.- Absorption columns. Fundamentals of material transfer. Design shortcuts.

6.- Design of chemical reactors. Design equations for ideal reactors: piston flow, perfect mixing and batch reactor. Combination of reactors. Thermal effect.

These contents will be developed throughout the theory sessions, problem-solving and case sessions as well as practical simulation sessions.

 

4. Academic activities

Participatory master class: 25 hours

Problems and cases: 10 hours

Practices (simulation of chemical processes by computer): 10 hours

Assessment tests: 6 hours.

Personal study: 62 hours

5. Assessment system

The subject will be assessed in the form of a global evaluation through the following activities, both related to the content of the subject and the practices carried out:

Exam of the theoretical part (75% of the grade)

Exam of the practical part (25% of the grade)

A partial exam can be taken on the first part of the subject (topics 1 to 4) which will eliminate these topics in the overall test and will account for 40% of the subject's grade.

In all assessment activities, a minimum grade of 5/10 will be required to average. In the event that any of the sections have not been passed in the first call, the student will have to take an exam in the second attempt for the sections not passed. For subsequent academic years, none of the parts will be saved.


Curso Académico: 2023/24

532 - Máster Universitario en Ingeniería Industrial

60803 - Análisis y diseño de procesos químicos


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
60803 - Análisis y diseño de procesos químicos
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
532 - Máster Universitario en Ingeniería Industrial
Créditos:
4.5
Curso:
2 y 1
Periodo de impartición:
532-Primer semestre o Segundo semestre
266-Segundo semestre
107-Segundo semestre
332-Segundo semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

Se pretende que los alumnos sean capaces de analizar un proceso químico y tengan las habilidades instrumentales suficientes para proceder al diseño básico de equipos característicos de la industria química: los reactores, en los que la materia experimenta cambios en su composición, y las operaciones de separación, en los que los distintos componentes son separados, calculando los balances de materia y energía asociados.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ODS, de la Agenda 2030, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia al estudiante para contribuir en cierta medida a su logro: Objetivo 9, meta 9.4.; Objetivo 12, meta 12.2. y Objetivo 13, meta 13.3.

2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados:

1.- Conoce los sistemas de representación de procesos químicos más habituales y sabe, a partir de la descripción de un proceso, plantear un diagrama del mismo, y es capaz de obtener información a partir del diagrama de un proceso.

2.- Es capaz de plantear las ecuaciones de conservación (balance de materia y energía) de un proceso químico y calcular las propiedades termodinámicas más relevantes a partir de las condiciones de operación, para determinar la relación entre las variables temperatura, presión, caudal y composición de las corrientes de proceso.

3.- Es capaz de aplicar cinéticas de reacción al diseño de reactores ideales.

4.- Es capaz de proponer, ante una corriente de proceso, la separación en sus componentes mediante una operación básica, discriminando entre los diferentes tipos de operaciones.

5.- Sabe dimensionar los parámetros básicos de una destilación flash, una columna de rectificación o una absorción mediante métodos aproximados, calculando composiciones de equilibrio entre fases.

3. Programa de la asignatura

1.- Introducción. Bases del análisis y diseño de equipos de la industria química.

2.- Propiedades de las corrientes. Estimación de propiedades termodinámicas y equilibrio de fase.

3.- Selección de operaciones de separación.

4.- Separación de mezclas binarias mediante destilación. Destilación diferencial. Destilación flash. Destilación con reflujo.

5.- Columnas de absorción. Fundamentos de transferencia de materia. Métodos abreviados de diseño.

6.- Diseño de reactores químicos. Ecuaciones de diseño de reactores ideales: flujo en pistón, mezcla perfecta y reactor discontinuo. Combinación de reactores. Efecto térmico.

Estos contenidos se desarrollarán a lo largo de las sesiones de teoría, resolución de problemas y casos, y sesiones prácticas de simulación.

4. Actividades académicas

Clase magistral participativa: 25 horas

Problemas y casos 10 horas

Prácticas (simulación de procesos químicos por ordenador): 10 horas

Pruebas de evaluación: 6 horas

Estudio personal: 62 horas

5. Sistema de evaluación

La asignatura se evaluará en la modalidad de evaluación global mediante las siguientes actividades, ambas relacionadas con los contenidos de la asignatura y las prácticas realizadas:

Examen de la parte teórica (75 % de la nota)

Examen de la parte práctica (25 % de la nota)

Se podrá realizar un examen parcial de la primera parte de la asignatura (Temas 1 a 4) que eliminará materia para la prueba global y que supondrá el 40 % de la nota de la asignatura.

En todas actividades de evaluación se requerirá una nota mínima de 5/10 para promediar. En el caso de no haber superado alguna de las partes en primera convocatoria, el alumno deberá examinarse en segunda convocatoria de las partes no aprobadas. Para cursos posteriores no se guardará ninguna de las partes.