Hacia Una Metodología Para El Análisis Sistemático Y El Diseño De Eficientes Procesos Químicos

Hacia una metodología para el análisis sistemático y el diseño de eficientes procesos químicos

Parte 1. De las operaciones unitarias a las funciones de procesos primarios

Resumen

Una intensificación de éxito de un proceso químico requiere una visión integral del proceso de descongestión y sistemática, que es obtenido mediante la identificación y eliminación de las resistencias de transporte principales que limitan el rendimiento del proceso en general y por lo tanto se puede considerar como un paso determinante de la velocidad en el nivel de proceso.

En este trabajo, vamos a sugerir un nuevo enfoque que no se basa en el concepto de unidad de operación clásica, sino en el análisis de los principios funcionales básicos que se encuentran en procesos químicos.

Una revisión de la historia de la ingeniería química en general y más específicamente en el desarrollo del concepto de operación de la unidad destaca la notable significación de este concepto en la química y la ingeniería de procesos. El concepto de operación de la unidad está fuertemente vinculada con la idea de pensar en términos de aparatos, utilizando la tecnología de la estantería. El uso de tales "soluciones fáciles", por supuesto, conveniente en el análisis y diseño de procesos químicos, sin embargo, también puede ser un problema, ya que por sí reduce las posibilidades de medidas de intensificación del proceso.

Por lo tanto, romper con la tradición de pensar en términos de "aparatos de la unidad", y sugieren una función basada en nuevo y más riguroso enfoque que se centra en los procesos fundamentales subyacentes físicos y químicos y los flujos.

Para ello, se descompone el proceso químico en los llamados módulos funcionales que cumplen tareas específicas en el curso del proceso. Los módulos funcionales se puede estar más descompuesta y representada por una combinación lineal de las funciones de proceso de primarias. Estos son vectores de la base en el espacio de estados termodinámicos. Dentro de este marco teórico que de forma individual puede examinar las posibles rutas proceso e identificar las resistencias en los pasos individuales del proceso. Esto nos permite analizar y proponer las posibles opciones para la intensificación de los procesos químicos en cuenta.

1. Desarrollo histórico de la ingeniería química y la aparición de "operaciones de la unidad"

Si queremos entender la intensificación del proceso, primero tenemos que entender la forma en que se veía un proceso químico en la actualidad. Para ello, tenemos que volver a los inicios de la ingeniería química. Como siempre, una completa y amplia disquisición sobre el desarrollo histórico de la ingeniería química - aunque muy interesante y emocionante - es mucho más allá del alcance de esta sección. No es necesario quesea, ya que hay varios libros (por ejemplo, [1,2]), papel (por ejemplo, [3-7]) e incluso sitios web (por ejemplo, [80-10]) que describen en detalle los acontecimientos históricos desde diferentes ángulos. Por otra parte, varias contribuciones sobre las tendencias actuales y futuras de los aspectos químicos de la dirección de ingeniería histórica, así (por ejemplo, [11-13]).

1.1. Química industrial, lo orgánico precursor de la ingeniería química

Suponiendo que la química industrial (orgánica) puede ser considerado como un precursor de la ingeniería química, el punto de partida - algo por el estilo de - la educación de la ingeniería química se remonta a la primera mitad del siglo 19 en Alemania [10]. Justus von Liebig, un profesor de la Universidad de Giessen, introducido cursos sistemática que incluyó experimentos de laboratorio para la formación de estudiantes de posgrado en la práctica de la química orgánica. Como resultado, la Universidad de Giessen - junto con la Universidad de Göttingen (con el profesor Friedrich Wöhler) - se convirtieron en centros de prestigio para la formación ambiciosos estudiantes de química de postgrado de todo el mundo. Varios de los estudiantes de Liebig más tarde se convirtió en famosos profesores de química sí mismos, por ejemplo, August Kekulé y August Wilhelm von Hofmann.

El comienzo de la industria química en Alemania se caracteriza por la formación de numerosas fábricas de producción de tinte en el período entre 1860 y 1880 [4]. Para las próximas décadas el principal foco de la - gran éxito - la industria química en Alemania se mantuvo sobre los tintes y productos químicos finos. La educación de los químicos se complementó con algunos aspectos de la tecnología química, sin embargo en un nivel puramente descriptivo en ese momento [4].

Por el contrario, la industria química en los Estados Unidos estaba dominada por la producción de productos químicos a granel, como el ácido sulfúrico y un álcali. La necesaria ampliación de los experimentos de laboratorio para los procesos de gran escala continua inició la convocatoria de un químico con el conocimiento de la ingeniería de sonido clara necesidad de un ingeniero químico se hizo evidente [8].

1.2. La ingeniería química como una disciplina independiente, influenciado por el concepto de operaciones unitarias

Los primeros pasos de la creación de la ingeniería química como una disciplina independiente se realizaron en Inglaterra en 1887, cuando George E. Davis presentó sus "conferencias 12 en ingeniería química" en la Escuela Técnica Manchester. Poco tiempo después, en 1888, el curso de ingeniería química primera - denominada "Curso X (diez)" - se estableció en los Estados Unidos en el MIT. El profesor Lewis M. Norton (quien recibió un doctorado en química en la Universidad de Göttingen) enseña este curso en el departamento de la química, la combinación de ingeniería mecánica y química industrial [8].

En 1901, Davis lanzó su "Manual de Ingeniería Química" [14], que se organizó de acuerdo con las operaciones básicas comunes. William H. Walker (quien también recibió un doctorado en química orgánica en la Universidad de Göttingen) - junto con Arthur D. Little - seguir desarrollando el concepto de las operaciones comunes de base y en 1915, el término "operaciones unitarias" se acuñó por primera vez tiempo en un informe elaborado por Arthur D. Little. El concepto de operaciones de la unidad marca un punto de inflexión en la historia de la ingeniería química, no sólo en la educación, sino también en la definición y justificación de los ingenieros químicos.

Hasta el día de hoy la enseñanza de la ingeniería

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