Facultad de Ingeniería Química y Petroquímica

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https://hdl.handle.net/20.500.13028/2956

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Browsing Facultad de Ingeniería Química y Petroquímica by Author "Cusi Palomino, Rosalío"

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    Diseño de un tren de columnas de destilación azeotrópica para optimizar el proceso de purificación del etanol
    (Universidad Nacional San Luis Gonzaga, 2024) Olivares Soto, Ineyda Melibeth; Cusi Palomino, Rosalío
    Los combustibles renovables y sostenibles atraen la atención como sustitutos del petróleo debido a su potencial para impactar positivamente los desafíos ambientales de nuestro planeta. En este contexto, se desarrolló el concepto de Biorrefinería, en analogía con las refinerías de petróleo actuales, para producir productos químicos y combustibles a partir de biomasa como materia prima. Entre los potenciales productos de interés, el etanol destaca especialmente por sus características, que lo catalogan como un combustible “drop-in”, con importantes ventajas sobre el bioetanol. El bioetanol se puede producir a partir del proceso de fermentación ABE, tras lo cual debe separarse y purificarse. La actual tesis investiga el diseño y optimización de una sección de destilación azeotrópica para separar la mezcla de agua y etanol, que se genera desde la planta de separación de ABE. Este proceso adicional permite aumentar la recuperación de butanol, que es el más valioso de los productos de fermentación. El trabajo presenta una breve investigación de la operación de destilación, así como de la termodinámica del equilibrio vapor-líquido y de azeótropos. Luego, se idea un proceso para separar la mezcla de agua y butanol, un azeótropo heterogéneo de máximo punto de ebullición, aprovechando la separación de fases y el equilibrio líquido-líquido que se establece. El proceso se valida mediante simulación en estado estacionario utilizando simuladores comerciales. Se investigan los resultados en términos de requerimiento energético, variando la concentración de butanol en la corriente de alimentación y los modelos de coeficiente de actividad para su cálculo. En comparación con la literatura, los modelos propuestos proporcionan resultados coherentes, permitiendo la optimización mediante un análisis de sensibilidad de variables relevantes. Los resultados señalaron la mejor alternativa de diseño que generaría el menor requerimiento energético. Luego, el diseño optimizado se detalla en términos de esquema de control para la investigación utilizando simulaciones impulsadas por la presión. Los resultados generaron cambios adicionales en el diseño para hacer frente a la dinámica del proceso. Finalmente, se proporciona una estimación preliminar de los costos de instalación y operación del proceso. ----- Renewable and sustainable fuels are gaining attention as alternatives to petroleum because of their positive impact on our planet's environmental challenges. In this context, the concept of a biorefinery was developed, similar to current oil refineries, producing chemicals and fuels from biomass as raw material. Among the potential products of interest, ethanol stands out in particular for its characteristics, which classify it as a "drop-in" fuel, with important advantages of bioethanol. Bioethanol can be produced from the fermentation process of ABE, after which it must be isolated and purified. The present paper investigates the design and optimization of an azeotropic extraction section for the separation of water and ethanol mixtures, which is produced from an ABE separation plant. This additional process allows the recovery of butanol, which is a very valuable fermentation by-product. This work presents a brief study of distillation operations, as well as the thermodynamics of vapor-liquid equilibria and azeotropics. Then, a process was developed to separate the mixture of water and butanol, a heterogeneous isotrope with a high boiling point, taking advantage of the phase separation and the liquid-liquid equilibrium that was established. The process is validated by steady-state simulation using commercial simulators. The results are analyzed in terms of energy requirement, the concentration of butanol in the feed stream and the performance coefficient models for its calculation are different. Compared to the literature, the proposed models provide consistent results, allowing optimization through sensitivity analysis of relevant variables. The results indicated the best design alternative that would result in the lowest energy requirement. The desired design is then detailed in terms of a control scheme for investigation using stress run simulations. The results led to additional design changes to address process dynamics. Finally, a preliminary estimate of the installation and operating costs of the process is provided.
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    Influencia de la arcilla activada para mejorar ambientalmente el proceso de tratamiento de aguas residuales en la ciudad de Ica
    (Universidad Nacional San Luis Gonzaga, 2024) Huayanca Fuentes, Ghemina Jeshua; Cusi Palomino, Rosalío
    Las aguas residuales constituyen el origen de la contaminación ambiental las aguas residuales se producen en hogares, comercio, industria, también en instituciones gubernamentales donde utilizan el agua para diversos fines. Esta agua contaminada proviene del entorno doméstico y del crecimiento industrial a consecuencia del aumento poblacional y expansión industrial, especialmente en países desarrollados. Contaminantes tales como metales pesados, cianuro, compuestos orgánicos tóxicos, nitrógeno, fósforo, fenoles, sólidos en suspensión, colorantes y volátiles de las industrias y las descargas de agua sin tratar de los hogares son de gran preocupación ambiental y de salud pública. Diversas técnicas de tratamiento de acuerdo a procesos físicos, químicos o biológicos, utilizándose en eliminar contaminantes orgánicos de las corrientes de agua potable. El proceso físico más utilizado es la adsorción con carbón activado. En el presente estudio, se adoptó un proceso que utiliza arcilla activada, que proporciona una mejor eficiencia. El presente trabajo investigó el efecto de la arcilla activada para la eficiencia para la eliminación de contaminantes de las corrientes de aguas residuales. Arcilla activada ácida producida. mejor eficiencia que la arcilla activada con leche alcalina La eficiencia de eliminación incrementó con la duración de contacto, disminución de la cantidad inicial de contaminantes e incremento en proporción de sólido a líquido. ----- Wastewater is the main source of environmental pollution Wastewater is waste water from households, commercial establishments, industries and government institutions that use water for various purposes. This polluted water comes from domestic environment and industrial growth due to population growth and industrial expansion, especially in developed countries. Pollutants such as heavy metals, cyanide, toxic organic compounds, nitrogen, phosphorus, phenols, suspended solids, dyes and volatiles from industries, and raw water discharges from homes are of major environmental and public health concern. Various treatment techniques; Based on physical, chemical or biological processes, they are used to remove organic pollutants from potable water streams. The most commonly used physical process is adsorption using activated carbon In the present study, a process using activated clay was adopted, which provides better efficiency The present work investigated the effect of activated clay on the efficiency of pollutant removal from wastewater streams Acid activated clay produced better efficiency than alkaline milk activated clay Removal efficiency increased with increasing contact time, decreasing initial pollutant concentration, and increasing solid to liquid ratio.
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    Selección del reactivo depresor para flotar cobre a partir de minerales polimetálicos con alta carga de piritas
    (Universidad Nacional San Luis Gonzaga, 2023) Ramirez Chalco, Carlos Edilberto; Cusi Palomino, Rosalío
    La presente investigación titulada selección del reactivo depresor para flotar cobre a partir de minerales polimetálicos con alta carga de piritas, es un estudio teórico experimental de tipo aplicado y de nivel explicativo, con dos partes fundamentales en su desarrollo, una teórica y otra experimental, en la parte teórica se aborda los fundamentos de la investigación que comprende la introducción y la estrategia metodológica; la parte experimental considera los materiales y procedimientos incluyendo los resultados y la discusión de resultados. La investigación es de tipo aplicada, de nivel explicativo y de diseño experimental. Para demostrar la hipótesis se realizaron ensayos con dos depresores: uno que es una mezcla de bisulfito de sodio y sulfato de zinc y el otro es el bicromato de sodio, los resultados experimentales indican que la mezcla depresora es más eficiente para deprimir plomo y zinc y con el óxido de calcio se logra deprimir las piritas. El depresor mezcla de bisulfito de sodio y sulfato de zinc se empleó en una concentración de 60 mg/L, junto con el colector Z-11 (50 mg/L) y espumante MIBC (40 mg/L) además de cal en una cantidad de 2 g para lograr un pH de 10, condiciones que permiten un trabajo eficiente del depresor recuperándose los 63,5 g de cobre que corresponde al 100%. ----- The present investigation entitled selection of the depressant reagent to float copper from polymetallic minerals with a high load of pyrites, is a theoretical-experimental study of an applied type and of an explanatory level, with two fundamental parts in its development, one theoretical and the other experimental, in The theoretical part deals with the fundamentals of the research that includes the introduction and the methodological strategy; the experimental part considers the materials and procedures including the results and the discussion of the results. The research is of an applied type, explanatory level and experimental design. To demonstrate the hypothesis, tests were carried out with two depressants: one that is a mixture of sodium bisulfite and zinc sulfate and the other is sodium bichromate. The experimental results indicate that the depressant mixture is more efficient to depress lead and zinc and with calcium oxide it is possible to depress the pyrites. The depressant mixture of sodium bisulfite and zinc sulfate was used in a concentration of 60 mg/L, together with the Z-11 collector (50 mg/L) and MIBC foaming agent (40 mg/L) in addition to lime in an amount of 2 g to achieve a pH of 10, conditions that allow an efficient work of the depressant recovering the 63.5 g of copper that corresponds to 100%.