Předmět je zaměřen na analýzu chování chemicky reagujících soustav a navrhování chemických reaktorů. Nejdříve jsou studenti seznámeni se základními pojmy, sestavením látkových a energetických bilancí v reagujících systémech v ustáleném a dynamickém stavu. Dále jsou studenti seznámeni s analýzou heterogenních reakcí a to jak katalytickými, tak nekatalytickými a s modely reaktorů pro heterogenní reakce. Součástí předmětu je návrh průmyslového reaktoru s použitím laboratorních dat.

The subject is focused on the analysis of behaviour of chemically reacting systems and design of chemical reactors. The students are introduced to basic concepts, mass and energy balances of reacting systems in steady and dynamic states. Further the students are acquainted with the analysis of heterogeneous reactions both catalytic and non catalytic together with chemical reactor models used in heterogeneous reaction applications. The important part of subject is the design of chemical reactor based on laboratory kinetic data.

Studenti budou umět:

Formulovat látkové a energetické bilance reagujících soustav.

Popsat chování chemických reaktorů na základě matematických modelů.

Vytvořit model statického a dynamického chování chemických reaktorů na základě numerického řešení matematických modelů.

Interpretovat experimentální kinetická data na základě kinetických modelů.

Navrhnout průmyslový reaktor s použitím získaného kinetického modelu.

Students will be able to:

Develop mass and energy balances of reacting systems.

Describe the behavior of chemical reactors on the basis of mathematical models.

Create the model of static and dynamic behavior of chemical reactors on the basis of numerical solution of mathematical models.

Interpret the experimental kinetic data on the basis of kinetic models.

Design the industrial reactor using developed kinetic models.

Z: H. Scott Fogler: Elements of Chemical Reaction Engineering,4th Edition Prentice Hall, 2006, ISBN: 0-13-047394-4.

D: Glaser V.: Aplikovaná reakční kinetika, skripta VŠCHT (MON), 1989.

D: Eckert E., Horák J., Jiráček F., Marek M.: Aplikovaná chemická kinetika, skripta VŠCHT 1986.

D: WWW stránka prof. H.Scott Foglera: http://www.engin.umich.edu/~cre/

R: H. Scott Fogler: Elements of Chemical Reaction Engineering,4th Edition Prentice Hall, 2006, ISBN: 0-13-047394-4.

A: Glaser V.: Aplikovaná reakční kinetika, skripta VŠCHT (MON), 1989.

A: Eckert E., Horák J., Jiráček F., Marek M.: Aplikovaná chemická kinetika, skripta VŠCHT 1986.

A: WWW stránka prof. H.Scott Foglera: http://www.engin.umich.edu/~cre/

Kontrola studia - dva průběžné testy. Zápočet obdrží studenti, kteří dosáhnou v každém průběžném testu ALESPOŇ 50 bodů. Ti, kteří výše uvedené kritérium nesplňují, absolvují zápočtový test v rozsahu odpovídajícím neúspěšným testům (2 nebo 4 příklady). Zápočet obdrží ti, kteří dosáhnou v tomto testu ALESPOŇ 50 bodů.

Zkouška je ústní.

1. Definice reakční rychlosti. Elementární reakce. Soustavy reakcí.

2. Bilance v isotermních soustavách s chemickou reakcí. Formulace hmotnostní bilance pro vsádkové a průtočné soustavy v ustáleném a dynamickém stavu.

3. Základní modely chemických reaktorů pro homogenní soustavy.

4. Odhad kinetických parametrů z isotermních kinetických dat. vsádkové a průtočné uspořádání.

5. Bilance energie v reagujících soustavách. Modely homogenních reaktorů v neisotermním režimu.

6. Dynamické chování homogenních reaktorů v neisotermním režimu, dosažení ustáleného stavu, jeho stabilita.

7. Heterogenní katalytické reakce v plynných soustavách.

8. Přenos hmoty a tepla v porézní částici katalyzátoru, v nehybné a fluidní vrstvě katalytického reaktoru.

9. Reaktory s nehybnou a fluidní vrstvou katalyzátoru, modely katalytických reaktorů s radiálním tokem.

10. Simultánní separace a reakce.

11. Neideální tok v reagujících soustavách, rozdělení doby zdržení částic tekutiny.

12. Heterogenní nekatalytické reakce v soustavách tuhá látka - plyn (kapalina).

13. Heterogenní nekatalytické reakce v soustavách kapalina - plyn.

14. Příklad návrhu průmyslového reaktoru na základě laboratorních dat.

1. Reaction rate definition. Elementary reactions. Systems of chemical reaction.

2. Balances in isothermal reacting systems. Stoichiometry, conversion.

3. Basic models of chemical reactors for homogeneous systems.

4. Kinetic parameters estimation from isothermal kinetic data.

5. Energe balance in reacting systems. Models of homogeneous non isothermal reactors.

6. Dynamic behavior of non isothermal homogeneous reactors.

7. Heterogeneous catalytic reactors in gas phase.

8. Mass and heat transfer in porous catalytic particle.

9. Fixed bed reactor, fluidized bed reactor.

10. Simultaneous separations and reactions.

11. Non ideal flow in chemical reactors, residence time distribution.

12. Heterogeneous non catalytic reactions in gas-liquid systems.

13. Heterogeneous non catalytic reactions in gas-solid systems.

14. Industrial chemical reactor design

1. web.vscht.cz/bernauem/vyuka/vyuka.html

2. WWW stránka prof. H.Scott Foglera: http://www.engin.umich.edu/~cre/

3. Matlab software.

4. Makra GAUSSIE (numerická integrace), SIRK42E (numerické řešení soustav obyčejných diferenciálních rovnic) v prostředí Excel.

1. web.vscht.cz/bernauem/vyuka/vyuka.html

2. WWW stránka prof. H.Scott Foglera: http://www.engin.umich.edu/~cre/

3. Matlab software.

4. Macrocommands GAUSSIE (numerical integration), SIRK42E (numerical solution of system of ODE) in Excel.

Matematika

Chemické inženýrství

Chemical Engineering

Mathematics