Maestría en Ingeniería Química
Permanent URI for this collection
Browse
Browsing Maestría en Ingeniería Química by browse.metadata.advisor "Ballesteros Rueda, Luz Marina"
Now showing 1 - 10 of 10
Results Per Page
Sort Options
Item Diseño de estrategias de sintesis de nanoparticulas de ti02 de diferentes colores para potenciales aplicaciones en fotocatalisis(Universidad Industrial de Santander, 2019) Rojas Diaz, Olga Johanna; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Baldovino Medrano, Victor Gabriel; Ospina Ospina, RogelioLa alta actividad fotocatalítica del dióxido de titanio ha despertado un gran interés en los últimos años. Sin embargo, debido al ancho de banda del TiO2, solo puede absorber la luz UV. Afortunadamente, las propiedades ópticas del TiO2 pueden ser manipuladas por diferentes estrategias de síntesis para presentar diferente morfología y crear sitios intersticiales y vacancias dentro de su estructura. Al introducir vacantes de Oxígeno, se puede extender la absorción de luz del TiO2 del UV hasta los rangos visibles, ya que las vacantes de oxígeno dan lugar a los estados locales debajo del borde de la banda de conducción. Las vacantes de oxígeno pueden introducirse deliberadamente por diferentes métodos, se trabajó con tratamiento térmico en una atmósfera reductora, además, el TiO2 presenta una morfología diferente y puede absorber más luz a través de múltiples reflexiones y cambiar el color del nanomaterial. El TiO2 coloreado presenta más absorción de luz visible. El presente trabajo estudia el efecto del precursor, considerando los cambios en la naturaleza del disolvente y los agentes reductores involucrados en la síntesis de TiO2 para aplicaciones de fotocatálisis. Se realizó síntesis solvotérmica e hidrotérmica con tratamiento térmico adicional, de esta manera se obtuvó nanopartículas de diferente color para la descontaminación de efluentes de la industria textil y del cuero. __________________Item Diseño y selección de un sistema de recobro de amina en la corriente gaseosa de la unidad de cracking "uop i" antes de alimentarse a la unidad recuperadora de etano etileno de la refinería de Barrancabermeja(Universidad Industrial de Santander, 2018) Morales Gamarra, Mauricio; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Castellanos Romero, German EmilioEste proyecto fue planteado con el objeto de reducir los altos costos de mantenimiento de los compresores recíprocos debido al arrastre de líquidos (Amina MEA) originado por la corriente de gases de la unidad de craqueo catalítico (UOP I), después de pasar por la sección de tratamiento con amina (MEA) para remover H2S y CO2. El compresor resulta ser de vital importancia para asegurar la licuefacción de los gases y lograr la recuperación de etano-etileno, el cual es materia prima para la producción de polietileno. Se implementó simulación de procesos utilizando el modelo termodinun modelo especializado para simulación de absorción de gases ácidos y corrosivos como H2S, COS y CS2 usando aminas secundarias y/o terciarias, definido por árbol de decisiones y las recomendaciones de ASPENTECH en el uso de cada modelo termodinámico. La torre fue simulada de acuerdo con la hoja de especificación de diseño, con el objeto de alcanzar un modelo más cercano al proceso real y con una validación confiable. Para precisar la simulación y el diseño de intercambiadores de calor se utilizó simulación de diseño riguroso bajo la herramienta EDR (Exchanger Design & Rating), obteniendo datos exactos para la construcción y las configuraciones mecánicas. Luego se procedió con la determinaron de relaciones entre variables de procesos para definir rangos de operación óptimos y de estabilidad, donde se plantearon variables como flujo de gas de carga, flujo de amina, temperaturas del gas de proceso, presión del sistema etc. Con este trabajó se concluye que un sistema de condensación y separación vapor-líquido garantiza la remoción del 85% de la amina en la corriente gaseosa, de tal forma que se reduce el impacto del líquido en la succión del compresor.Item Efecto de la porosidad de silice-alumina amorfas en la actividad de catalizadores de hidrocraqueo(Universidad Industrial de Santander, 2018) Coconubo Diaz, Angelica Liliana; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Guzmán Monsalve, AlexanderLa oferta de crudo convencional ha ido disminuyendo a nivel mundial, por tanto es necesario acudir a materias primas alternativas como lo son los crudos pesados, extra-pesados y fondos de destilación de refinería, entre los que se encuentra el gasóleo de vacío. Dicha materia prima, es difícil de procesar debido a su complejidad molecular, alta densidad y viscosidad, y alto contenido de impurezas, entre otros. Sin embargo, existen diferentes procesos para transformar ésta materia prima en productos valiosos, entre ellos, se encuentra el hidrocraqueo, el cual es un proceso catalítico y de adición de hidrógeno, que permite producir productos valiosos como combustibles y lubricantes. La presente investigación, se centra en el estudio de la porosidad de catalizadores NiMo soportados en aluminosilicatos amorfos (ASAs), con el fin de observar la influencia de las propiedades texturales en la actividad de hidrocraqueo de los catalizadores. Por tal motivo, fueron preparadas las ASAs por medio de dos método sol-gel, en el primero de ellos se empleó polietilenglicol (PEG) como plantilla, y en el segundo se usó una solución de reforzamiento esquelético, y posteriormente a todos los soportes, se les realizó co-impregnación de NiMo. Finalmente, se puede decir que aquellos catalizadores soportados en ASAs con PEG, presentan mejor distribución superficial de las especies Ni y Mo, y permiten obtener mayor rendimiento hacia producto líquido; mientras que aquellos catalizadores soportados en ASAs con reforzamiento esquelético, tienen mejores propiedades texturales y ácidas, presentan mayor conversión y rendimiento hacia nafta y diésel y mayor rendimiento hacia producto sólido y gaseoso.Item Estudio del efecto de variables de síntesis de materiales Janus basados en dióxido de manganeso con potenciales aplicaciones en recobro mejorado de petróleo(Universidad Industrial de Santander, 2021) Rivera Quintero, Paula Andrea; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Mercado Castro, Donaldo Fabio; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Mejía Ospino, Enrique; Mercado Ojeda, Ronald AlfonsoCon el aumento de la demanda de energía, los altos precios del petróleo y el agotamiento de los pozos de petróleo ligero, la industria petrolera se ha visto obligada a explotar los pozos de crudo, aunque esta práctica no es económicamente viable. Para recuperar petróleo crudo, se utilizan comúnmente Técnicas de Recuperación de Petróleo Mejoradas, que se dividen principalmente en dos grupos: Recuperación Térmica y Recuperación No Térmica. La recuperación térmica busca reducir la viscosidad del petróleo y mejorar su movilidad hacia los pozos productores. Para esta propuesta, es necesario estudiar un medio de transporte para la introducción satisfactoria de catalizadores al pozo de inyección sin causar daño a la formación. Además, existe evidencia de que el uso de sistemas catalíticos permite reacciones de oxidación a baja temperatura. Para este problema se proponen nanomateriales tipo Janus basados en MnO2. Uno de los desafíos más importantes es el transporte de los nanomateriales, es importante crear una nanofluido con los nanomateriales que se llevarán al pozo; para ello es necesario modificar su comportamiento hidrofílico o hidrofóbico. En este trabajo hemos sintetizado nanomateriales Janus basados en MnO2 funcionalizados con ácidos carboxílicos como el ácido hexanoico y ácido adípico, y una doble funcionalización con 3- aminopropiltrietoxisilano (APTES); hemos encontrado que es posible la modificación de su hidrofilicidad, haciéndolos catalizadores prometedores y mejorando su comportamiento en la estabilización de nanofluidos.Item Estudio del efecto de variables de síntesis de materiales janus basados en dióxido de manganeso con potenciales aplicaciones en recobro mejorado de petróleo(Universidad Industrial de Santander, 2021) Rivera Quintero, Paula Andrea; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Baldovino Medrano, Victor Gabriel; Mercado Castro, Donaldo FabioCon el aumento de la demanda de energía, los altos precios del petróleo y el agotamiento de los pozos de petróleo ligero, la industria petrolera se ha visto obligada a explotar los pozos de crudo, aunque esta práctica no es económicamente viable. Para recuperar petróleo crudo, se utilizan comúnmente Técnicas de Recuperación de Petróleo Mejoradas, que se dividen principalmente en dos grupos: Recuperación Térmica y Recuperación No Térmica. La recuperación térmica busca reducir la viscosidad del petróleo y mejorar su movilidad hacia los pozos productores. Para esta propuesta, es necesario estudiar un medio de transporte para la introducción satisfactoria de catalizadores al pozo de inyección sin causar daño a la formación. Además, existe evidencia de que el uso de sistemas catalíticos permite reacciones de oxidación a baja temperatura. Para este problema se proponen nanomateriales tipo Janus basados en MnO2. Uno de los desafíos más importantes es el transporte de los nanomateriales, es importante crear una nanofluido con los nanomateriales que se llevarán al pozo; para ello es necesario modificar su comportamiento hidrofílico o hidrofóbico. En este trabajo hemos sintetizado nanomateriales Janus basados en MnO2 funcionalizados con ácidos carboxílicos como el ácido hexanoico y ácido adípico, y una doble funcionalización con 3aminopropiltrietoxisilano (APTES); hemos encontrado que es posible la modificación de su hidrofilicidad, haciéndolos catalizadores prometedores y mejorando su comportamiento en la estabilización de nanofluidos.Item Evaluación cinética del reformado seco de metano sobre un catalizador Ni–La2O3(Universidad Industrial de Santander, 2021) Sandoval Bohórquez, Víctor Stivenson; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Morales Valencia, Édgar Mauricio; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Martínez Ortega, Fernando; Jiménez, RomelEl reformado seco de metano es una tecnología prometedora para la reducción de CH4 y CO2. Los catalizadores óxido Ni–La en solución sólida se caracterizan por su prolongada estabilidad (100 h) cuando se ensayan a conversión completa. La cinética del reformado seco sobre este tipo de catalizadores se ha estudiado utilizando enfoques basados tanto en la ley de potencia como en Langmuir–Hinshelwood. Sin embargo, estos estudios generalmente solo se ocupan del ajuste de la velocidad neta de CH4, por lo tanto, ignoran los procesos superficiales paralelos y competitivos, así como las diferentes configuraciones posibles de la superficie activa. En este trabajo, sintetizamos un catalizador óxido Ni–La en solución sólida y evaluamos seis mecanismos de reacción tipo Langmuir–Hinshelwood considerando sitios activos simples y duales para evaluar la cinética del reformado seco y de la reacción inversa del gas al agua e investigamos el desempeño de los modelos cinéticos resultantes. Al hacer esto, se encontró que: (1) todas las velocidades netas fueron ajustadas adecuadamente por un modelo de un solo sitio que consideraba que la primera escisión del enlace C–H en el metano ocurría en un sitio par metal–oxígeno; (2) este modelo predijo la existencia de una superficie de níquel casi saturada con adatomos de oxígeno quimisorbidos, los cuales eran derivados de la disociación del CO2; (3) la disociación del CO2 puede ser un proceso inhibitorio o irrelevante, y también puede modificar la energía de activación aparente del CH4. Estos hallazgos contribuyen a una mejor comprensión de la cinética de la reacción de reformado seco y proporcionan un modelo cinético robusto para el diseño y escalado del proceso.Item Evaluación de propiedades termofísicas de compuestos heterocíclicos y policíclicos para aplicaciones de in situ upgrading(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-26) Riaño Núñez, Dayra Lisseth; Guerrero Amaya, Hernando; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Cea Mingueza, Pilar; Martínez Ortega, FernandoEn los últimos 20 años se ha observado un aumento del 50% en la producción del crudo pesado, en el cual la presencia de heterocompuestos reduce su calidad. Un proceso de recobro mejorado, in situ upgrading, ayuda a la remoción de este tipo de compuestos antes que el crudo sea llevado a la refinería. La industria del petróleo se enfrenta al reto de la predicción de propiedades termofísicas, como lo es la densidad, la cual tiene alta relevancia. De esta manera, la obtención de datos exactos de presión-densidad-temperatura es fundamental. Adicionalmente, información de nivel molecular se puede obtener del análisis de densidad a alta presión. Por otro lado, el crudo pesado tiene un contenido alto de asfaltenos y resinas, en cuyas estructuras se pueden encontrar anillos aromáticos con alquilados, naftenos y heteroátomos (nitrógeno, azufre y oxígeno). Los datos de presión-densidad-temperatura fueron obtenidos para soluciones en ciclohexanos de compuestos heterocíclicos y policíclicos distribuidos en tres grupos: aromáticos (Fenantreno y 2,6-Dietilnaftaleno), órgano-sulfurados (dibenzotiofeno) y órgano-nitrogenados (9-etilcarbazol y quinolina) a posibles condiciones del proceso in situ upgrading (373.15-473.15K y 2-40 MPa). Para los experimentos fueron usados un densímetro Anton Paar DMA 4200 M con una bomba manual hidráulica NovaSwiss. Con los datos de densidad fueron estimadas las propiedades termofísicas de compresibilidad isotérmica, expansibilidad isobárica y presión interna con la correlación TRIDEN. TRIDEN se ajusta correctamente a las densidades de las soluciones de interés, con desviaciones absolutas AAD promedio menores al 1%. Luego, las mezclas de las muestras modelo fueron medidas y analizadas con las propiedades en exceso. Para correlacionar el volumen en exceso se utilizó Redlich-Kister. Finalmente, la ecuación de estado VTPR obtuvo desviaciones AAD menores al 2% para todas las mediciones de densidad analizadas.Item Kinetics assessment of the dry reforming of methane over a ni-la2o3 catalyst(Universidad Industrial de Santander, 2021) Sandoval Bohórquez, Víctor Stivenson; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Morales Valencia, Edgar MauricioEl reformado seco de metano es una tecnología prometedora para la reducción de CH4 y CO2. Los catalizadores óxido Ni–La en solución sólida se caracterizan por su prolongada estabilidad (100 h) cuando se ensayan a conversión completa. La cinética del reformado seco sobre este tipo de catalizadores se ha estudiado utilizando enfoques basados tanto en la ley de potencia como en Langmuir–Hinshelwood. Sin embargo, estos estudios generalmente solo se ocupan del ajuste de la velocidad neta de CH4, por lo tanto, ignoran los procesos superficiales paralelos y competitivos, así como las diferentes configuraciones posibles de la superficie activa. En este trabajo, sintetizamos un catalizador óxido Ni–La en solución sólida y evaluamos seis mecanismos de reacción tipo Langmuir–Hinshelwood considerando sitios activos simples y duales para evaluar la cinética del reformado seco y de la reacción inversa del gas al agua e investigamos el desempeño de los modelos cinéticos resultantes. Al hacer esto, se encontró que: (1) todas las velocidades netas fueron ajustadas adecuadamente por un modelo de un solo sitio que consideraba que la primera escisión del enlace C–H en el metano ocurría en un sitio par metal–oxígeno; (2) este modelo predijo la existencia de una superficie de níquel casi saturada con adatomos de oxígeno quimisorbidos, los cuales eran derivados de la disociación del CO2; (3) la disociación del CO2 puede ser un proceso inhibitorio o irrelevante, y también puede modificar la energía de activación aparente del CH4. Estos hallazgos contribuyen a una mejor comprensión de la cinética de la reacción de reformado seco y proporcionan un modelo cinético robusto para el diseño y escalado del proceso.Item Proceso de síntesis de catalizadores Au-Fe/Al2O3 para combustión de metano(Universidad Industrial de Santander, 2021) Hernández Maya, Mery Sheryll; Velasco Rozo, Edwing Alexander; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; García Rojas, Verónica; Pedraza Avella, Julio AndrésLa combustión catalítica de metano es una reacción de interés para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Se deben tener en cuenta algunas consideraciones al sintetizar catalizadores para esta reacción específica. En este trabajo, se sintetizaron una serie de catalizadores Au-Fe/Al2O3 mediante un proceso de impregnación secuencial diseñado considerando los procesos químicos que ocurren en cada paso. Los catalizadores se sintetizaron con una concentración molar total de metales de 10 mol/m2 (soporte) y con relaciones molares Au/(Au+Fe) de 0.0, 0.02, 0.09, 0.29 y 1.00. Estos catalizadores se comportaron en la combustión de metano (57.000 mL/g* h, bajo condiciones diluidas de CH4 de 1.5% vol en 21% vol. O2, y N2 balanceado) de la siguiente manera: (1) Se observó actividad desde 500 °C para todos los catalizadores (2) Solo se detectaron CO2 y CO en la corriente de producto con una selectividad del 90% a CO2 (3) El catalizador con relaciones molares más bajas mostró la actividad más alta (4) En general, se observó una histéresis inversa en el comportamiento catalítico. Tal comportamiento implicó lo siguiente: (A) Se encontró que la actividad catalítica era fuertemente dependiente del contenido de oro, disminuyendo al aumentar la composición de oro, (B) Las diferencias observadas en la actividad durante la ignición y extinción de la temperatura se debieron al aumento de tamaño de las nanopartículas de oro (C) Se observó una alta dispersión de oro y un posible comportamiento sinérgico entre Au y Fe para el catalizador con la relación molar menor de 0.01 que presentó una temperatura de ignición de ~523 °C y 70% de conversión de metano.Item Synthesis process of au-fe/al2o3 catalysts for methane combustion(Universidad Industrial de Santander, 2021) Hernández Maya, Mery Sheryll; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Velasco Rozo, Edwing Alexander; Ballesteros Rueda, Luz MarinaLa combustión catalítica de metano es una reacción de interés para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Se deben tener en cuenta algunas consideraciones al sintetizar catalizadores para esta reacción específica. En este trabajo, se sintetizaron una serie de catalizadores Au-Fe/Al2O3 mediante un proceso de impregnación secuencial diseñado considerando los procesos químicos que ocurren en cada paso. Los catalizadores se sintetizaron con una concentración molar total de metales de 10 mol/m2 (soporte) y con relaciones molares Au/(Au+Fe) de 0.0, 0.02, 0.09, 0.29 y 1.00. Estos catalizadores se comportaron en la combustión de metano (57.000 mL/g* h, bajo condiciones diluidas de CH4 de 1.5% vol en 21% vol. O2, y N2 balanceado) de la siguiente manera: (1) Se observó actividad desde 500 °C para todos los catalizadores (2) Solo se detectaron CO2 y CO en la corriente de producto con una selectividad del 90% a CO2 (3) El catalizador con relaciones molares más bajas mostró la actividad más alta (4) En general, se observó una histéresis inversa en el comportamiento catalítico. Tal comportamiento implicó lo siguiente: (A) Se encontró que la actividad catalítica era fuertemente dependiente del contenido de oro, disminuyendo al aumentar la composición de oro, (B) Las diferencias observadas en la actividad durante la ignición y extinción de la temperatura se debieron al aumento de tamaño de las nanopartículas de oro (C) Se observó una alta dispersión de oro y un posible comportamiento sinérgico entre Au y Fe para el catalizador con la relación molar menor de 0.01 que presentó una temperatura de ignición de ~523 °C y 70% de conversión de metano.