Publicação em Diário da República: Despacho nº 9183/2020 - 25/09/2020
6 ECTS; 1º Ano, 1º Semestre, 30,0 T + 16,0 PL + 14,0 TP , Cód. 300103.
Docente(s)
- José Manuel Quelhas Antunes (1)
(1) Docente Responsável
(2) Docente que lecciona
Pré-requisitos
Não aplicável
Objetivos
Os alunos deverão adquirir as competências de analisar e prever o comportamento de reactores reais e de modelar e optimizar reactores catalíticos de leito fixo.
Programa
1. Introdução. Revisão breve sobre cinética química e reactores químicos homogéneos ideais.
2. Teoria da distribuição de tempos de residência.
2.1. Introdução. Pressupostos e conceitos fundamentais
2.2. Distribuição de tempos de residência, de idades internas, de idades residuais e função intensidade
2.3. Metodologia empregue na medição de DTR
2.4. Diagnóstico de anomalias com recurso à DTR.
2.5. Modelos de escoamento não-ideal: Modelo dos reactores em Cascata; Modelo pistão dispersivo
2.6. DTR, mistura e reacção química - Segregação total e Mistura máxima.
3. Processos Catalíticos.
3.1. Catálise: homogénea e heterogénea. Reacções catalíticas heterogéneas.
3.2. Desactivação de catalisadores. Técnicas de prevenção. Regeneração.
3.3. Partículas de Catalisador: Geometrias; Difusão interna, difusão externa e reacção química; Equações de balanço; Parâmetros de modelo.
4. Reactores Catalíticos de Leito Fixo.
4.1. Modelos Pseudo-Homogéneos: Equações de balanço; Parâmetros de modelo.
4.2. Modelos Heterogéneos: Equações de balanço; Parâmetros de modelo.
4.3. Modelos matemáticos. Métodos numéricos. Simulação.
5. Reactores Catalíticos de Leito Fluidizado.
5.1. Conceitos básicos. Cracking catalítico. Perspectiva histórica.
5.2. Processo do leito fluidizado.
5.3. Dimensionamento e modelação.
Nas aulas práticas laboratoriais serão realizados trabalhos experimentais relacionados com a operação de reactores reais recorrendo a reactores à escala laboratorial, para aplicação da teoria da distribuição de tempos de residência: 1. Determinação da distribuição de tempos de residência (DTR) num CSTR usando o estímulo impulso; 2. Determinação da DTR num CSTR usando o estímulo degrau;3. Determinação da DTR num reator tubular usando o estímulo impulso; 4. Determinação da DTR num reator tubular usando o estímulo degrau e um trabalho computacional sobre reatores catalíticos, 5. Resolução de modelos de reatores catalíticos de leito fixo e simulação da variação de diversos parâmetros.
Metodologia de avaliação
Em avaliação contínua a classificação final e obtida por ponderação das classificações obtidas numa prova escrita (30%), num trabalho computacional de simulação do comportamento de reatores catalíticos de leito fixo (35%), e num conjunto de trabalhos práticos e respetivo relatório sobre DTR (35%). Os alunos serão dispensados da avaliação final caso obtenham classificação final superior a 9,5 valores e um mínimo de 7 valores em cada um dos três itens de avaliação.
Em avaliação final a classificação final é obtida num teste escrito (30%), num teste prático computacional sobre a simulação de reatores catalíticos (35%) e num teste prático computacional sobre DTR (35%). Este dois últimos itens podem ser substituídos, caso o estudante queira, pela classificação obtida, respetivamente, no trabalho computacional e nos trabalhos práticos, ambos itens relativos à avaliação contínua. Em avaliação final não existem mínimos.
Bibliografia
- Bischoff, K. e Froment, G. (2010). Chemical Reactor Analysis and Design. New York: John Wiley & Sons
- Fogler, H. (2016). Elements of Chemical Reaction Engineering. New Jersey: Prentice-Hall
- Levenspiel, O. (1999). Chemical Reaction Engineering. New York: John Wiley
Método de Ensino
Aulas teóricas em que se expõem os conceitos relativos à disciplina e aulas práticas em que são realizados alguns trabalhos práticos e propostos exercícios de aplicação.
Software utilizado nas aulas
Próprio da instalação de demonstração de reatores.
MS Excel
Software de simulação disponível online
Aprovado em Conselho Técnico Cientifico: 09 de junho de 2021
Download da Ficha da Unidade Curricular (FUC)
