Ingeniería de reacciones químicas

Química de procesos que
escala sin concesiones

Diseñamos, optimizamos y reducimos el riesgo de los procesos de fabricación química: desde la selección de reactores y la cinética de reacción, pasando por el análisis de seguridad térmica y los balances de masa, hasta paquetes de ingeniería completos listos para la construcción de la planta.

La disciplina

De la química de laboratorio
al proceso industrial

La ingeniería de reacciones químicas es la disciplina que conecta la química de laboratorio con la fabricación a escala de producción. Una reacción que funciona limpiamente en un matraz de 250 mL (temperatura controlada, mezclado rápido, poca carga térmica) se comporta de forma distinta a 5,000 litros, donde la relación superficie/volumen se desploma, los tiempos de mezclado se alargan y la remoción de calor se convierte en el problema de ingeniería limitante. Ignorar estas realidades durante el escalamiento es la causa más común de pérdidas de rendimiento, fallas de calidad del producto e incidentes de seguridad de procesos en las etapas piloto y comercial.

Nuestro trabajo comienza en el nivel químico (comprender la cinética de reacción, la selectividad y el efecto de la concentración, la temperatura y el mezclado sobre la conversión) y avanza a través de los balances de calor y masa, la geometría del reactor, el análisis de seguridad y el diseño de la instrumentación hasta un paquete de ingeniería completo que el equipo de una planta puede construir, poner en marcha y operar con confianza.

  • Diseño y selección de reactores para procesos por lotes, semicontinuos y continuos
  • Cinética de reacción y balances de masa y energía de cada operación unitaria
  • Análisis de riesgos térmicos y de seguridad de procesos antes de iniciar el escalamiento
  • Paquetes de ingeniería completos, listos para las compras y la construcción de la planta
Gran reactor por lotes enchaquetado de acero inoxidable en una planta de proceso, con el eje del agitador, las conexiones de la chaqueta de enfriamiento, manómetros y una válvula de control visibles.
Primer plano del colector de un microrreactor de química de flujo continuo: tubos de PTFE con corrientes de reactivos de colores, mezcladores en T y reguladores de contrapresión.
Alcance técnico

Rigor de ingeniería
en cada escala.

Nuestra capacidad de ingeniería de procesos abarca toda la gama de operaciones unitarias de la fabricación de química fina, especialidades químicas y química industrial, desde el modelado cinético y el análisis de seguridad hasta el diseño de la instrumentación de la planta. Trabajamos con configuraciones de proceso por lotes, semicontinuas y continuas, y en todas las escalas, desde la planta piloto hasta la producción comercial de varias toneladas.

  • Diseño de reactores: configuraciones por lotes, semicontinuas, CSTR y de flujo pistón
  • Modelado de la cinética de reacción y optimización del rendimiento de conversión
  • Balances de calor y masa de todas las operaciones unitarias a escala de producción
  • Análisis de reacciones térmicas descontroladas: TMRad, MTSR y aumento adiabático de temperatura
  • Revisión HAZOP y de seguridad de procesos para procesos nuevos y modificados
  • Dimensionamiento de dispositivos de alivio según la metodología DIERS / API 520 / 521
  • Diseño de sistemas de recuperación de solventes, columnas de destilación y separación
  • Operaciones de transferencia de masa: extracción, absorción y agotamiento (stripping)
  • Especificación de la instrumentación del proceso y de los lazos de control
  • Diagnóstico de discrepancias de escalamiento e ingeniería de procesos correctiva
Cómo trabajamos

Nuestro enfoque de ingeniería de procesos

Cuatro fases que llevan un concepto químico hasta un proceso totalmente diseñado, validado en seguridad y listo para la puesta en marcha de la planta.

01

Viabilidad del proceso

Mapeamos la química, identificamos los parámetros críticos (conversión, selectividad, liberación de calor, intermedios peligrosos) y evaluamos el riesgo de escalamiento antes de comprometer recursos de ingeniería.

02

Diseño del proceso

Desarrollamos la configuración del reactor, la ventana de operación, los balances de calor y masa, los requisitos de servicios y las especificaciones de equipos para la escala de producción objetivo.

03

Análisis de seguridad

Evaluación de riesgos térmicos, estudio HAZOP y dimensionamiento de dispositivos de alivio, completados antes de la construcción o la puesta en marcha para eliminar los peligros desde el diseño en lugar de gestionarlos después.

04

Paquete de ingeniería

Documentación completa del diseño del proceso: diagramas de flujo de proceso (PFD), balances de masa, hojas de datos de equipos, procedimientos de operación y rangos de parámetros de escalamiento, lista para las compras y la construcción de la planta.

Tecnologías y procesos

Lo que
diseñamos

En distintos tipos de reacción, operaciones unitarias y configuraciones de proceso, desde la química por lotes habitual hasta la síntesis peligrosa a alta presión.

Reactores por lotes y semicontinuos

Configuraciones versátiles y eficientes en capital, adecuadas para la fabricación multiproducto de química fina y especialidades químicas.

Química de flujo continuo

Mayor selectividad, control preciso del tiempo de residencia y manejo más seguro de intermedios peligrosos con un inventario de reacción reducido.

Gestión de reacciones exotérmicas

Ensayos calorimétricos, diseño de sistemas de enfriamiento y prevención de reacciones térmicas descontroladas en etapas de síntesis energéticamente exigentes.

Destilación y separación

Diseño de columnas, optimización del reflujo, manejo de azeótropos y recuperación de solventes para la purificación del producto y la reducción de corrientes de residuos.

Ingeniería de polimerización

Polimerización en masa, en solución, en suspensión y en emulsión con control de la distribución de pesos moleculares y del rendimiento de conversión.

Cristalización y precipitación

Control de la nucleación, gestión de la distribución del tamaño de partícula, diseño del protocolo de lavado y optimización de la filtración.

Operaciones gas–líquido

Absorción, agotamiento y manejo de gases reactivos con modelado del coeficiente de transferencia de masa y diseño de difusores (spargers) o columnas.

Química a alta presión

Diseño de procesos de hidrogenación, carbonilación y supercríticos con análisis de seguridad de recipientes a presión y dimensionamiento de alivios.

Química peligrosa

Química de nitración, fosgenación y peróxidos manejada con ingeniería de seguridad inherente y documentación HAZOP completa.

Entregables

Un paquete de ingeniería completo
para el equipo de su planta

La ingeniería de procesos tiene un único resultado que importa: un conjunto de documentos que permita al equipo de una planta construir, poner en marcha y operar el proceso de forma segura y conforme a la especificación, sin tener que llamarnos para pedir aclaraciones. Cada entregable se redacta con ese estándar: preciso, trazable y basado en la realidad de los equipos y servicios de su planta.

  • Diagramas de flujo de proceso (PFD) y diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID)
  • Balances de masa y energía de todas las operaciones unitarias a la escala de producción objetivo
  • Especificación del diseño del reactor: geometría del recipiente, materiales de construcción y configuración del agitador
  • Informe de evaluación de riesgos térmicos: TMRad, MTSR, aumento adiabático de temperatura y datos de inicio (onset)
  • Informe del estudio HAZOP con los peligros identificados, las salvaguardas y las medidas de mitigación recomendadas
  • Cálculos de dimensionamiento de dispositivos de alivio según las normas aplicables (DIERS / API 520 / 521)
  • Procedimiento de operación para el escalamiento con rangos de parámetros críticos y puntos de ajuste de alarmas
  • Hojas de datos de equipos e instrumentación para compras y contratación de proveedores
Plano de ingeniería P&ID de gran formato extendido sobre un escritorio junto a una computadora portátil con software de simulación de procesos, una calculadora y un estilógrafo.
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Ya sea que esté diseñando un proceso desde cero, resolviendo una falla de escalamiento o preparando un análisis de seguridad para un trámite regulatorio, podemos ayudarle.

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