División Académica de Ciencias Básicas PROGRAMA DE ESTUDIOS Química de Procesos Catalíticos Licenciatura en Química Área a la que pertenece: Horas teóricas: Horas practicas: Créditos: Clave: AREA DE FORMACIÓN INTEGRAL PROFESIONAL 4 2 10 F0239 Asignaturas antecedentes y subsecuentes Ninguna. PRESENTACIÓN Actualmente el 95% de los procesos químicos industriales utilizan catalizadores, principalmente en reacciones con hidrocarburos, en esta asignatura se pretende que el alumno de la licenciatura en química debe profundizar y concluir su formación en el área de catálisis heterogénea, ya que el contenido de esta obedece a la aplicación de la catálisis en la conversión de hidrocarburos. El desarrollo de la química de los procesos catalíticos coincide con la presencia del petróleo en nuestra región, en donde el petróleo crudo y el gas natural suministran la mayor parte de nuestra energía, por lo que los aspectos prácticos de la catálisis y los principios de los procesos de químicos se estudiarán en este curso, cuyo propósito principal es presentar en forma científica y coherente los aspectos de las reacciones catalíticas que se relacionan con los hidrocarburos, o bien en las que intervienen reactivos simples como el hidrógeno, oxígeno, agua, monóxido de carbono, etc. OBJETIVO GENERAL Integrar los conocimientos de química orgánica hacia las reacciones catalíticas, así como establecer una relación entre los diferentes procesos aplicados a nivel industrial a través de modelos cinético-matemático en sistemas heterogéneos, y establecer los mecanismos de la catálisis de hidrocarburos, formación y ruptura de los enlaces C-H, C-C y el ataque del oxígeno a los enlaces C-H y C-C. F0239_Química de Procesos Catalíticos 1/5 División Académica de Ciencias Básicas Licenciatura en Química CONTENIDO Unidad No. Objetivo particular 1 MECANISMOS CATALÍTICOS EN HIDROCARBUROS Analizar los principios de la acción catalítica en las reacciones ácido-base y oxido-reducción, así como conocer la naturaleza y la reactividad de la catálisis bifuncional. Hrs. estimadas Temas Resultados del aprendizaje Interpretar los principios catalíticos para 1.1. El sistema de carbono-hidrógeno 1.2. La estructura y las relaciones de los diferentes tipos de reacciones. complejos inorgánicos 1.3. Catálisis de oxidación-reducción 1.4. Catálisis ácido-base. 1.5. Catálisis bifuncional. Unidad No. Objetivo particular 2 FORMACIÓN Y RUPTURA DE ENLACES C-H, Y SUS REACCIONES CON HIDRÓGENO. Revisar y especificar los principios teóricos de los procesos catalíticos básicos en los hidrocarburos y sus reacciones con el hidrógeno. Hrs estimadas Temas 2.1. Aspectos teóricos 2.2. Hidrogenación, deshidrogenación y reacciones conexas 2.3. Reacciones de transferencia de hidrógeno 2.4. Isomerización 2.5. Alquilación 2.6. Hidrogenólisis Resultados del aprendizaje Explicar la acción catalítica en el mecanismo de formación y ruptura de enlaces C-H. Unidad 3 CRAQUEO Y REFORMACIÓN CATALÍTICOS No. Describir y conocer los procesos catalíticos de reformación y Objetivo desintegración. particular Hrs. estimadas F0239_Química de Procesos Catalíticos 2/5 División Académica de Ciencias Básicas Licenciatura en Química Temas 3.1. Tipos de craqueo y sus mecanismo de reacciones. 3.2. Procesos y catalizadores de craqueo. 3.3. Reacciones y procesos de reformación. 3.4. Catalizadores de reformación Unidad No. Objetivo particular 4 Resultados del aprendizaje Comprender los mecanismos de reacción de los procesos catalíticos de craqueo y reformación. PROCESOS DE HIDROTRATAMIENTO Conocer y puntualizar las condiciones a las que se realizan los diferentes procesos de hidrotratamiento, así como las reacciones y los catalizadores implicados en cada proceso. Hrs. estimadas Temas 4.1. Aspectos teóricos. 4.2. Hidrodesulfuración. Proceso, reacciones y catalizadores. 4.3. Hidrodenitrogenación. Proceso, reacciones y catalizadores. 4.4. Hidrodearomatización. Proceso, reacciones y catalizadores. 4.5. Hidrodemetalación. Proceso, reacciones y catalizadores. Resultados del aprendizaje Esclarecer y entender tanto las condiciones como los mecanismos catalíticos de reacción en los diversos procesos de hidrotratamiento. Sugerencias didácticas UNIDAD 1 Explicación del profesor Discusión dirigida Investigación documental Material de apoyo: Libros de texto Artículos científicos Presentación en acetatos o en computadora UNIDAD 2 Explicación del profesor Discusión dirigida Investigación documental Exposición en clase Visitas industriales Material de apoyo: F0239_Química de Procesos Catalíticos 3/5 División Académica de Ciencias Básicas Licenciatura en Química Libros de texto Artículos científicos. Presentación en acetatos o en computadora. Videos científicos UNIDAD 3 Explicación del profesor Discusión dirigida Investigación documental Exposición en clase Visitas industriales Material de apoyo: Libros de texto Artículos científicos. Presentación en acetatos o en computadora. Videos científicos UNIDAD 4 Explicación del profesor Discusión dirigida Investigación documental Exposición en clase Visitas industriales Material de apoyo: Libros de texto Artículos científicos. Presentación en acetatos o en computadora. Videos científicos Estrategias de evaluación del aprendizaje Participación en clase. Trabajos de investigación. Entrega de tareas. Examen teórico. F0239_Química de Procesos Catalíticos 4/5 División Académica de Ciencias Básicas Bibliografía Básica. 1. 2. 3. 4. 5. Bibliografía Complementaria 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. Licenciatura en Química Germain, J. E. Conversión catalítica de hidrocarburos. Edit. Trillas; 1980. Gates B. Catalytic Chemistry. John Wiley & Sons, Inc.; 1992. Kabe, T., Ishihara, A. y Qian, W. Hydrodesulfurization and Hydrodenitogenation. Wiley-VCH; 1999. Satterfield, Ch. Heterogeneous Catalysis in Industrial Practice. 2ª ed.; Krieger Publishing Company; 1996. Topsøe, H., Clausen, B.S. y Massoth, F.E. Hydrotreating Catalysis. Springer-Verlag; 1996. Blanco J. y Linarte R.; Catálisis: fundamentos y aplicaciones industriales; Edit. Trillas; 1974. Fogler, S.; Ingeniería de las Reacciones Químicas; Edit. Pearson; 2000. Le Page, J.F. y cols.; Applied Heterogeneous Catalysis; Edit. Technip, 1987 Morbidelli, M., Gavriilidis, A. y Varma, A.; Catalyst Design; Cambridge University Press, 2001. Viswanathan, B., Sivasanker, S. y Ramaswamy, A.V.; Catalysis: Principles and Applications; Edit. Narosa; 2002. Revistas e internet: Applied Catalysis A: General Applied Catalysis B: Environmental Catalysis Communications Catalysis Letters Catalysis Reviews Catalysis Today Chemical Engineering Research Hydrocarbon Processing Journal of Catalysis Journal of Molecular Catalysis A: Chemical Revista de la Academia de Catálisis Revista de la Sociedad Química de México Studies in Surface Science and Catalysis Topics in Catalysis www.chemweb.com www.elsevier.com www.nacatsoc.org F0239_Química de Procesos Catalíticos 5/5