Engenharia da Reação Química I
Objetivos
Pretende-se que os alunos adquiram os conceitos básicos da Engenharia da Reacção Química e Catálise Heterogénea, de tal modo que no fim deste curso sejam capazes de:
-Determinar a lei cinética correspondente a uma dada reacção química, calculando os respectivos parâmetros cinéticos e deduzir a lei cinética a partir de um mecanismo reaccional proposto;
-Dimensionar reactores químicos ideais, funcionando em fase homogénea e em condições isotérmicas e não isotérmicas, ou em regime transiente, tendo em consideração os objectivos da produção.
Pretende-se que adquiram conhecimentos de catálise heterogénea e aprendam a selecionar, preparar e a caracterizar catalisadores sólidos.
Caracterização geral
Código
12596
Créditos
6.0
Professor responsável
Isabel Maria de Figueiredo Ligeiro da Fonseca, Sónia Alexandra Correia Carabineiro
Horas
Semanais - 4
Totais - 76
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
Não há requisitos nesta unidade curricular.
Bibliografia
1-H. Scott Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, 4rd edition, Prentice-Hall, 2006.
2-José Luis Figueiredo e Fernando Ramoa Ribeiro, Catálise Heterogénea,2ºedição,Fundação Calouste Gulbenkian, 2007.
3-Octave Levenspiel, Chemical Reaction Engineering,4th edition, John Wiley & Sons, 1998.
4-J. M. Smith, Chemical Engineering Kinetics,3rd edition, McGraw-Hill, 1981.
5-Jacques Villermaux, Génie de la Réaction Chimique. Conception et fonctionnement des réacteurs.,2eme tirage, Lavoisier-Technique et Documentation, 1985.
Método de ensino
O ensino baseia-se em aulas: teóricas, práticas de laboratório e de tratamento dos resultados obtidos e em aulas de resolução de exercícios de aplicação (TP). Nas teóricas são lecionadas as matérias da UC de acordo com o programa e resolvidos alguns exercícios de aplicação dos conceitos introduzidos (TP). Nas aulas laboratoriais são realizados cinco trabalhos práticos relacionados com uma parte do programa. Os alunos apresentam oralmente os relatórios dos trabalhos, realizados com recurso a ferramentas informáticas de cálculo (solver) e previamente entregues, na forma de seminário, sendo realizada a sua discussão.
Avaliação:
1.Realização de 2 testes, correspondente a 70% da nota final.
2.Realização de cinco trabalhos práticos de cinética, dimensionamento de reactores e caracterização de catalisadores, incluindo a elaboração e discussão do respectivo relatório, apresentado na forma de seminário.
Avaliação em grupo de 3 alunos. Valorização para a nota final em 30%.
Método de avaliação
1. A avaliação na disciplina é constituída por uma parte escrita e uma parte prática. A parte escrita consiste em 2 testes e/ou num exame final. A nota da prática é obtida na sequência da apresentação oral do relatório final.
2. A nota final é a média ponderada da parte escrita( 70%) e da parte prática, entrando esta última com um peso de 30%.
3. São aprovados na disciplina os alunos com nota final igual ou superior a 9,45 val. A nota correspondente à parte escrita NÃO PODE ser inferior a 9,45 val.
4. A disciplina tem frequência obrigatória, a qual é adquirida através da realização dos trabalhos práticos. A nota de frequência é a nota correspondente à parte prática da disciplina.
5. Em caso de insucesso, a nota de frequência continua válida nos quatro anos lectivos a seguir à sua aquisição, excepto no caso de ter havido alteração do elenco de trabalhos práticos. Neste último caso, a nota de frequência será apenas válida no ano lectivo seguinte, de acordo com as normas gerais de avaliação da FCT. Caso o pretenda, o aluno poderá melhorar a nota de frequência, quer repetindo os relatórios dos trabalhos práticos quer repetindo os próprios trabalhos.
6. A melhoria de nota na disciplina poderá ser obtida quer por repetição da parte escrita (testes ou exame final) quer por repetição da parte prática (relatórios dos trabalhos práticos ou os próprios trabalhos). Em todos os casos a nota final será sempre calculada de acordo com o estipulado no ponto 2.
Exame de Recurso:
Devido à situação de pandemia este exame será realizado online, com câmara e som ligados. Reserva-se ao docente a decisão de convocar os estudantes com aprovação ou com nota melhorada para prova oral obrigatória de confirmação da nota.
Conteúdo
- Reactores ideais: descontínuos (Batch), tanque agitado (CSTR), tubulares (PFR).
2. Velocidade de reacção. Equação geral de balanço molar e equações de dimensionamento. Conversão.
3. Dimensionamento gráfico de reactores contínuos.
4. Estequiometria e leis cinéticas.
5. Dimensionamento de Batch isotérmicos a volume constante e variável; conversão e tempo de operação óptimos.
6. Dimensionamento de CSTR e PFR isotérmicos a caudal volumétrico constante e variável; associação em série de CSTR;
PFR com queda de pressão. Reacções reversíveis.
7. Operação em estado transiente.
8. Determinação de parâmetros cinéticos.
9. Reacções homogéneas não elementares. Mecanismos complexos e lei cinética.
10. CSTR e PFR não isotérmicos; reactores adiabáticos.
11. Reacções reversíveis: conversão e temperatura de equilíbrio adiabáticas.
12. Batch não isotérmico.
13. Multiplicidade de estados estacionários.
14. Reacções múltiplas. Selectividade e rendimento. - 15 Catálise Heterogénea