Reactores Químicos III
Código
7545
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Química
Créditos
6.0
Professor responsável
Joaquim Silvério Marques Vital
Horas semanais
8
Língua de ensino
Português
Objectivos
Os principais objectivos da disciplina são:
· Incutir nos estudantes a noção da complexidade do processo catalítico, nomeadamente a noção de que não é apenas a reacção química que tem um papel importante na determinação da velocidade do processo global, mas que também a transferência de massa, externa ou interna, pode ser crucial no cálculo dos parâmetros necessários ao dimensionamento do reactor ou à previsão do seu comportamento.
· Fornecer aos estudantes de Engenharia da Reacção Química a descrição dos principais tipos de reactores catalíticos e dos modelos matemáticos que permitem simular o seu funcionamento e determinar os principais parâmetros operacionais.
Com os conhecimentos adquiriudos os estudantes deverão ser capazes de:
· Propor mecanismos reaccionais para uma reacção catalisada, deduzir os correspondentes modelos cinéticos, determinar os parâmetros desses modelos e escolher o modelo que melhor se ajusta aos dados cinéticos experimentais.
· Determinar se um dado processo catalítico é limitado pela reacção química ou pela transferência de massa, externa ou intraparticular.
· Simular o funcionamento de um reactor catalítico, com o recurso aos modelos matemáticos apropriados, e determinar os parâmetros que permitem o dimensionamento do reactor, nomeadamente, a conversão, o peso de catalisador ou o volume do reactor.
Pré-requisitos
Não há requisitos nesta unidade curricular.
Conteúdo
Transporte e reacção em catalisadores sólidos.
Efeitos de gradiente interfaciais: resistências à transferência de calor e massa; coeficiente de transferência de calor e coeficiente de transferência de massa.
Efeitos de gradiente intraparticulares: modelação da difusão em sistemas porosos; difusão e reacção no interior da partícula de catalisador - o modulus generalizado; multiplicidade de estados estacionários em partículas de catalisador; partículas de catalisador não isotérmicas.
Reactores catalíticos heterogéneos.
O reactor de leito fixo: modelos pseudo-homogéneos uni- e bidimensionais; o conceito de transporte efectivo – contribuições estática e dinâmica; comportamento transiente por desactivação do catalisador; operação não isotérmica – o reactor adiabático de leito múltiplo; modelos heterogéneos uni- e bidimensionais.
O reactor de leito fluidizado: aspectos da fluidização e transporte de sólidos; modelação – o modelo de Kunii-Levenspiel.
Reactores multifásicos: o reactor "trickle-bed" e o reactor de lamas.
Reactores de membrana: transferência de massa em membranas – o fenómeno da concentração de polarização; modelação de reactores de membrana catalítica: membranas densas e membranas porosas; reacções múltiplas em reactores de membrana.
Bibliografia
1. | H. Scott Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, 4rd edition, Prentice-Hall, 2006. |
2. | J.L. Figueiredo e F. Ramôa Ribeiro, Catálise Heterogénea, Fund. Calouste Gulbenkian, 1989. |
3. | Francisco Lemos, José Madeira Lopes, Fernando Ramôa Ribeiro, "Reactores Químicos", IST Press, Lisboa 2002 |
4. | G. Froment, K. Bischoff, Chemical Reactor Analysis and Design, 2nd edition, John Wiley & Sons, 1990 |
Método de ensino
Os conteúdos da disciplina são veiculados via página web.
A disciplina é constituída por uma parte teórica, consistindo em unidades lectivas de uma hora cada, com apresentações em Power Point, e por uma parte prática.
A parte prática da disciplina é, por sua vez, constituída por sessões Laboratoriais onde são adquiridos dados, os quais são posteriormente tratados em sessões Teórico-Práticas, em sala de computadores, utilizando software apropriado.
Algumas das sessões teórico-práticas são reservadas à resolução de problemas tipo.
Método de avaliação
A avaliação é constituída por uma parte escrita e uma parte prática. A escrita consiste em dois testes e/ou exame final. A prática consiste em sessões de laboratório e computador, nas quais serão realizados trabalhos, que serão posteriormente entregues por via electrónica. A aprovação é obtida com uma nota mínima de 10 valores, média ponderada das partes escrita (40%), na qual deve ser obtida a nota mínima de 8 valores, e prática (60%), na qual a nota mínima é de 10 valores.