CILJ KOLEGIJA:
Sinteza temeljnih znanja iz katalize, reakcijskog inženjerstva i procesa prijenosa tvari i energije neophodnih za dizajniranje i optimiranje rada industrijskih katalitičkih reaktora te za rješavanje složenih tehnoloških problema.
IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:
1. Uvod u problematiku: kinetika i mehanizam reakcija, utvrđivanje reakcijskog područja
2. Integralni pristup izvedbi katalizatora i reaktora
3. Eksperimentalne metode testiranje u laboratorijskim reaktorima
4. Podjela katalitičkih reaktora
5. Reaktori s nepokretnim slojem katalizatora (osnovne značajke, podjela, prednosi i nedostaci, primjeri procesa)
6. Prijenos tvari i topline u reaktorima s nepokretnim slojem u izotermnim i neizotermnim uvjetima (teorijski i eksperimentalni pristup)
7. Adijabatski reaktori (uvjeti za adijabatski rad, izvedbe adijabatskih reaktora, primjena) i NINA reaktori
8. Prokapni reaktor i reaktor s uronjenim slojem
9. Modeliranje reaktora s nepokretnim slojem katalizatora
10. Reaktori s pokretnim slojem katalizatora (značajke, podjela, prednosi i nedostaci)
Laboratorij 1 Katalitička razgradnja dušikovog monoksida
Laboratorij 2 Katalitička oksidacija fenola
11. Reaktori s vrtložnim slojem
12. Suspenzijski reaktori: značajke, podjela i primjeri procesa
13. Procesi prijenosa u suspenzijskim reaktorima
14. Intenzifikacija procesa primjenom strukturiranih izvedbi reaktora
RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Primjena temeljne metodologije kemijskog inženjerstva na rješavanje realnih problema, sposobnost analize i sinteze, sagledavanje uzročno-posljedičnih veza i odnosa, utvrđivanje ključnih parametara bitnih za izvedbu i rad reaktora.
OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Prisutnost i aktivno sudjelovanje na predavanjima, seminarima i vježbama te usmeno i pismeno ispunjenje seminarskih i laboratorijskih obaveza.
UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
Uredno pohađanje svih oblika nastave predviđenih programom kolegija.
NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
U obliku predavanja, seminara, laboratorijskih vježbi i konzultacija prema potrebi.
NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
3 obvezne pismene provjere znanja tijekom semestra putem kolokvija, seminari ili samostalno rješavanje problema i prema potrebi pismeni i usmeni ispit.
NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Kvaliteta i uspješnost pratit će se pomoću studentskih anketa, razgovora sa studentima tijekom izvođenja nastave, te njihovog uspjeha na provjerama znanja
METODIČKI PREDUVJETI:
Bilanca tvari i energije, Prijenos tvari i energije, Kemijski reaktori
ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
1. objasniti integralni pristup izvedbi katalizatora i reaktora
2. razlikovati različite izvedbe katalitičkih reaktora
3. izabrati odgovarajući tip reaktora s obzirom na značajke reakcijskog sustava, značajke procesa, brzinu reakcije i radne uvjete
4. grupirati katalitičke reaktore s obzirom na zadane parametre (broj prisutnih faza, kretanje katalizatora u reaktoru, raspodjelu temperature u reaktoru, izmjenu topline s okolinom)
5. istaknuti posebnosti izvedbe reaktora s nepokretnim slojem katalizatora
6. rezimirati opće probleme pri projektiranju reaktora
7. primijeniti odgovarajuće numeričke i/ili analitičke metode pri procjeni parametara kinetičkih modela i modela reaktora.
ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
1. primjenjivati metodologiju kemijskog inženjerstva u razvoju proizvoda i procesa,
2. dimenzionirati jednu ili više procesnih jedinica ili uređaja,
3. odrediti ključne procesne parametre,
4. primjeniti odgovarajuće matematičke/numeričke metode pri rješavanju jednadžbi modela
NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA
Nastavna jedinica:
2. Integralni pristup izvedbi katalizatora i reaktora
Ishodi učenja:
-definirati pojam katalitičkog reakcijskog inženjerstva
-objasniti povijesni razvoj i ekonomski značaj katalize te njezinu ulogu u razvoju kemijske industrije
-objasniti osnovne značajke katalize s aspekta razvoja održive tehnologije
-iskazati što utječe na izbor i dizajn katalitičkog procesa za određenu namjenu s obzirom na uzročno-posljedične veze
Kriteriji vrednovanja:
-nabrojiti i objasniti područja primijene rezultata kinetičkih istraživanja u industriji
-objasniti po čemu se kemijski reaktori razlikuju od ostalih procesnih jedinica
-opisati razliku između diferencijalnih i integralnih reaktora
Nastavna jedinica:
3. Eksperimentalne metode testiranja u laboratorijskim reaktorima
Ishodi učenja:
-analizirati eksperimentalne metode testiranja katalizatora u laboratorijskim uvjetima
-objasniti način prikupljanja, analiziranja i obrade podataka dobivenih u laboratorijskim reaktorima
Kriteriji vrednovanja:
-objasniti princip rada bezgradijentnih reaktora
-nabrojiti i obasniti kriterije za izbor laboratorijskih eksperimentalnih reaktora
Nastavna jedinica:
4. Podjela katalitičkih reaktora
Ishodi učenja:
-opisati osnovne značajke katalitičkih reaktora
-objasniti podjelu katalitičkih reaktora s obzirom na broj prisutnih faza i prirodu katalize
-sagledati mogućnosti za uklanjanje topline razvijene/oslobođene reakcijom i objasniti kako to utječe na izbor reaktora
-identificirati čimbenike koji utječu na izbor i izvedbu katalitičkog reaktora
-objasniti metode separacije katalizatora i produkata reakcije na primjeru homogeno-katalitičkih reakcija
Kriteriji vrednovanja:
-rezimirati čimbenike koji utječu na izvedbu i proračun katalitičkih reaktora
-opisati kritične aspekte pri provođenju reakcija u plinskoj i kapljevitoj fazi
-navesti primjere višefaznih reakcija
-usporediti izvedbe reaktora za provednu homogeno-katalitičkih i heterogeno-katalitičkih procesa
Nastavna jedinica:
5. Posebnosti izvedbe reaktora s nepokretnim slojem katalizatora
Ishodi učenja:
-analizirati izvedbu katalitičkih reaktora s nepokretnim slojem katalizatora
-analizirati princip rada adijabatskih reaktora; definirati uvjete za adijabatski rad reaktora
-objasniti probleme pri projektiranju reaktora s nepokretnim slojem katalizatora
-analizirati strujanje kroz reaktor s nepokretnim slojem
-definirati pojmove aksijalne i radijalne disperzije
-rezimirati opće značajke komercijalnih reaktora s nepokretnim slojem katalizatora
Kriteriji vrednovanja:
-kritički sagledati prednosti i nedostatke reaktora s nepokretim slojem u odnosu na ostale tipove reaktora
-objasniti čimbenike koji dovode do odstupanja od idealnog strujanja u reaktoru s nepokretnim slojem
-opisati uzročnike koji dovode do loše raspodjele reaktanata po poprečnom presjeku reaktora
-iskazati kriterije koji određuju maksimalno dozvoljen pada tlaka u reaktoru
-odrediti pad tlaka kroz katalitički sloj primjenom odgovarajućih empirijskih korelacija
Nastavna jedinica:
10. Reaktori s pokretnim slojem katalizatora
Ishodi učenja:
-rezimirati osnovne značajke reaktora s pokretnim slojem katalizatora
-klasificirati reaktore s pokretnim slojem katalizatora
-analizirati princip rada reaktora s pokretnim slojem katalizatora
-opisati prednosti i nedostatke reaktora s pokretnim slojem
-objasniti način rada reaktora s uzvitlanim (vrtložnim ili fluidiziranim) slojem
-analizirati procese prijenosa u suspenzijskim reaktorima
-primijeniti eksperimentalne metode i korelacije za izračunavanje koeficijenata prijenosa tvari u suspenzijskom kotlastom reaktoru
Kriteriji vrednovanja:
-dati primjere različitih izvedbi reaktora s pokretnim slojem i navesti područja njihove primjene
-izdvojiti prednosti reaktora s pokretnim slojem katalizatora u odnosu na ostale tipove reaktora
-analizirati reaktore s nepokretnim i reaktore s pokretnim slojem s obzirom na pad tlaka u reaktoru
-dati primjere različitih specijalnih izvedbi reaktora s uzvitlanim (vrtložnim) slojem
-objasniti eksperimentalni način određivanja točke fluidizacije
-nabrojati različite izvedbe suspenzijskih reaktora i opisati način njihovog rada
-uporediti prokapne i suspenzijske reaktore
|
- , S. Zrnčević, KATALIZA I KATALIZATORI, HINUS, 2005.
Z.Gomzi, KEMIJSKI REAKTORI, HINUS, Zagreb, 1998.
V. Tomašić, Nastavni tekstovi na mrežnim stranicama FKIT-a, , , .
- , R.W. Missen, C.A.Mims, B.A.Saville, Chemical Reaction Engineering and Kinetics, J.Wiley, New York, 1999.
H.S. Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice-Hall, New Jersey, 1999.
C.H. Bartholomew, R.J.Faruto, Fundamentals of Industrial Catalytic Processes, J.Wiley, New York, 2006.
Handbook of Heterogeneous Catalysis, Vol. I.-V., Eds. G.Ertl, H.Knozinger, J. Weitkamp, VCH, 1997.
Catalysis: An Integrated Approach, Eds. R. A. van Santen, P. W. N. M. van Leeuwen, J. A. Moulijn, B. A. Averill, Elsevier, Amsterdam, 2000.
V.V. Ranade, R.V. Chaudhari, P.R. Gunjal, Trickle Bed Reactors, Reaction Engineering & Applications, Elsevier, Amsterdam, 2011., , , .
|
Pristupačnost
