Engenharia das Reações III

Código:

EQ0089

Sigla:

ER III

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências Tecnológicas (Engenharia Química)

Ocorrência: 2011/2012 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Química

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEQ	31	Plano de estudos oficial	4	-	7	56	189

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Fornecer a metodologia para análise da competição entre fenómenos de transporte e reacção química em reactores catalíticos heterogéneos com vista a projecto, simulação e optimização das condições de operação.

Programa

I. Reactores Catalíticos - escala da partícula de catalisador.

I.1.1 Tipos de geometria: esfera, placa plana e cilindro.
Abordagem qualitativa da competição entre reacção e difusão. Factor de eficiência do catalisador.
I.1.2 Difusão nos poros e reacção em catalisadores isotérmicos.
I.1.3 Difusão nos poros, difusão no filme e reacção em catalisadores isotérmicos.
I.1.4 Difusão nos poros, convecção nos poros e reacção em catalisadores isotérmicos.
I.2 Difusão/condução e reacção em catalisadores não isotérmicos. I.2.1 Equação de Damköhler.
I.2.2 Transporte de massa/calor no filme e reacção química em catalisadores não isotérmicos.
I.2.3 Critério de Weisz-Prater para funcionamento do catalisador em regime químico.
I.3 Efeito das limitações difusionais na medida de parâmetros cinéticos.
I.4 Modelos de envenenamento de catalisadores: uniforme e progressivo. Factor de envenenamento.

II. Escala do reactor catalítico:

II.1 Modelo genérico em estado transiente dum reactor catalítico de leito fixo. Adimensionalização. Parâmetros de modelos.
II.2 Modelos pseudo-homogéneos e heterogéneos.
II.3 Modelos unidimensionais e bidimensionais. Equivalência entre modelos.
II.4 Diagramas de estabilidade de reactores.
II.5 Reactores de leito fluidizado.

III. Reactores multifásicos

III.1 Aplicações
III.2 Tipos de reactores multifásicos. Modos de operação.
III.3 Velocidade global de transferência de massa em sistemas multifásicos.
III.4 Factor de eficiência global.

IV. Reactores heterogéneos não catalíticos.

IV.1 Aplicações de reacções fluido/sólido
IV.2 Modelos para as reacções fluido/sólido: uniforme e 'shrinking core '.
IV.3 Tempo de conversão completa duma partícula : resistência no filme controlante, reacção controlante ou difusão nas "cinzas" ('ash') controlante.
IV.4 Relação tempo, conversão , raio do núcleo não reagido para várias geometrias

Bibliografia Obrigatória

Froment, Gilbert F.; Chemical Reactor Analysis and Design. ISBN: 0-471-51044-0 s
Levenspiel, Octave; Chemical reaction engineering. ISBN: 0-471-25424-X
Rodrigues, A.E.; Scientific basis for the design of two phase catalytic reactors, em “Multiphase Chemical Reactors”, Volume II – Design Methods, Rodrigues, A.E., Calo, J.M. and Sweed, N.H. (Eds.), 1981 (NATO ASI Series, Sijthoff Noordhoff, p. 65, )

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas de exposição com ênfase na aquisição de métodos de abordagem de estudo de reactores químicos e suportada por problemas concretos.
As aulas de resolução de exercícios visam ensinar técnicas de solução de problemas incluindo simulação de reactores e exemplos de áreas fronteira.

Software

Matlab

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia química
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de simulação

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	56,00
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

É obrigatória a presença nas aulas, de acordo com as condições fixadas na lei.

Fórmula de cálculo da classificação final

Classificação final (CF):
CF=0,3 AD + 0,7 EF

Avaliação distribuída (AD) com exame final (EF).

Avaliação distribuída (AD):
- Será ponderada a realização de trabalhos de casa (TC) e pelo menos uma apresentação/discussão oral (AO) dos mesmos: AD = 0,5 TC + 0,5 AO
- Os alunos serão distribuídos, pelo docente, em grupos de 2-3 elementos (a definir, consoante o número de estudantes inscritos na UC e que optem pela AD);
- Os alunos inscritos na disciplina deverão, até ao final da 1ª semana de aulas, indicar ao docente se pretendem uma AD+EF - caso contrário serão avaliados apenas por EF;
- Os estudantes com frequência deverão, até ao final da 1ª semana de aulas, indicar ao docente se pretendem uma nova AD - caso contrário serão avaliados apenas por EF, mantendo-se a classificação anterior da AD;
- Cada grupo realizará, ao longo do semestre, 4 a 5 trabalhos de casa, com 1 a 2 problemas cada;
- Serão corrigidos e classificados 2 trabalhos de cada grupo;
- Nas aulas teórico-práticas de resolução de problemas, os alunos serão seleccionados, de forma aleatória, para resolverem no quadro um dos problemas do último trabalho entregue, seguindo-se uma pequena discussão oral com o docente – AO (total de ~20 min./grupo);
- Quando numa dada aula não estiverem presentes todos os elementos do grupo seleccionado, a discussão não será feita (exceptuam-se os casos em que esta situação se repita por ter voltado a faltar o mesmo estudante, por forma a não se prejudicarem os restantes elementos do grupo). Se esse grupo não voltar a ser seleccionado durante o semestre, então será realizada uma sessão no final do semestre com todos os grupos nessas condições. Nessa sessão os grupos terão que resolver/discutir oralmente 1 qualquer dos trabalhos de casa, que será definido de forma aleatória durante a sessão.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os estudantes nestas circunstâncias deverão, até ao final da 1ª semana de aulas, indicar ao docente se pretendem uma AD+EF, respeitando as normas acima definidas - caso contrário serão avaliados apenas por EF.

Melhoria de classificação

Por exame, de acordo com a lei.
Quer no exame normal, quer no de recurso, ignorar-se-á a avaliação distribuída se esta fizer baixar a classificação final.
Não existe recurso na avaliação distribuída.

Observações

Exame final sem consulta.