Engenharia das Reações III

Código:

M.EQ002

Sigla:

ERIII

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

Ocorrência: 2021/2022 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química e Biológica
Curso/CE Responsável:	Mestrado 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
M.EQ	45	Plano Oficial do ano letivo	1	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Fornecer a metodologia para análise da competição entre fenómenos de transporte e reacção química à escala da partícula de catalisador, bem como à escala dos reatores catalíticos heterogéneos. Estas competências têm em vista o projeto, simulação e otimização das condições de operação dos referidos reatores.

Resultados de aprendizagem e competências

Aquisição de conhecimentos sobre competição entre fenómenos de transporte e reacção química à escala da partícula de catalisador com vista ao desenvolvimento de competências para projeto de reatores catalíticos.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

I. Reatores Catalíticos - escala da partícula de catalisador.
I.1.1 Tipos de geometria: esfera, placa plana e cilindro. Abordagem qualitativa da competição entre reação e difusão. Fator de eficiência do catalisador.
I.1.2 Difusão nos poros e reação em catalisadores isotérmicos.
I.1.3 Difusão nos poros, difusão no filme e reação em catalisadores isotérmicos.
I.2 Difusão/condução e reação em catalisadores não isotérmicos.
I.2.1 Equação de Damköhler.
I.2.2 Transporte de massa/calor no filme e reação 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. Fator de envenenamento.

II. Escala do reactor catalítico:
II.1 Modelos pseudo-homogéneos e heterogéneos.
II.2 Modelos unidimensionais e bidimensionais. Equivalência entre modelos.
II.4 Diagramas de estabilidade de reatores.*

III. Reatores heterogéneos não catalíticos.
III.1 Aplicações de reações fluido/sólido
III.2 Modelos para as reacções fluido/sólido: uniforme e 'shrinking core '.
III.3 Tempo de conversão completa duma partícula: resistência no filme controlante, reacção controlante ou difusão nas cinzas" ('ash') controlante.
III.4 Relação tempo, conversão, raio do núcleo não reagido para várias geometrias.
III.5 Reatores de sólidos.*

IV. Reatores multifásicos e multifuncionais (ex.: reatores de membranasou adsortivos).*

* Tópicos que poderão não ser lecionados, devido à redução do no. de semanas letivas e tipologia de aulas (decorrente da pandemia associada à COVID-19).

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, )

Bibliografia Complementar

Lanny D. Schmidt; The engineering of chemical reactions. ISBN: 0-19-510588-5

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

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

Software

SciLab
Matlab

Palavras Chave

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

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	65,00
Trabalho prático ou de projeto	35,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Apresentação/discussão de um trabalho científico	36,00
Estudo autónomo	70,00
Frequência das aulas	56,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Os estudantes que já têm frequência de ano anterior estão dispensado de frequentar novamente a unidade curricular, a não ser que queiram repetir a Avaliação Distribuída.

Fórmula de cálculo da classificação final

Classificação final (CF): CF=max(0,35 AD + 0,65 EF; EF)
Condição de aprovação: EF maior ou igual a 7 val.

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, contabilizando-se ainda a avaliação pelos pares (AP)*: AD = 0,35 TC + 0,35 AO + 0,30 AP
- Os alunos serão distribuídos, pelos docentes, em grupos de 2-4 elementos (a definir, consoante o número de estudantes inscritos na UC e que optem pela AD);
- Os alunos inscritos na UC 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, cerca de 4 trabalhos de casa, com 1 a 2 problemas cada;
- Serão corrigidos e classificados 2 trabalhos de cada grupo;
- Nalgumas segundas-feiras (dia em que haverão aulas do tipo B - presenciais), ao final da tarde, pelas 18.00h, serão feitas discussões com 1-2 grupos, previamente identificados e informados em sala do DEQ a designar (possivelmente a E111);
- Se não houver presença de um elemento do grupo que não tenha informado e justificado previamente possível falta, a discussão não é feita com esse grupo, mas com o seguinte. Quando um aluno der duas faltas, terá 0 na componente da AO e a discussão é feita com o resto do grupo (por forma a que os colegas não sejam prejudicados).

*- A AP implica que cada elemento do grupo avalie, no final do semestre, os restantes colegas (de forma confidencial). Essa avaliação é obrigatória e terá que ser transmitida por email aos docentes da UC (se não for feita o estudante avaliador terá 0 val. na AD). Se a média da AP de um dado estudante (avaliado) diferir mais que 3 val. da AD, a AP não será levada em conta, e nesse caso AD = 0,5 TC + 0,5 AO.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os estudantes nestas circunstâncias deverão, até ao final da 1ª semana de aulas, indicar aos docentes 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. Não existe recurso na avaliação distribuída.

 

Observações

Exame final sem consulta.