Studenti budou umět:

• Sestavit matematický model popisující děje v běžných typech chemických reaktorů včetně bioreaktorů.

• Diskutovat vliv různých provozních parametrů (např. doba zdržení, teplota) na výkon a efektivitu (tj. stupeň konverze nebo selektivitu) daného reaktoru a pomocí matematického modelu najít optimální parametry reaktoru.

• Rozumět a kvantitativně popsat vnitřní a vnější transport hmoty a adsorpci v heterogenních katalyzátorech

Students will be able to:

• Write up the mathematical model describing the processes taking place inside common type reactors including bio-reactors.

• Understand the influence of various operational parameters (e.g. residence time, temperature) on the performance (e.g. conversion and selectivity) of a particular reactor type and use mathematical modelling tools to find optimum reactor design parameters.

• Understand and write up mathematical equations for the external and the internal mass transport and the adsorption in heterogeneous catalysts.

Student must pass a written test and an oral examination.

Z: Fogler H. S., Essentials of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall 2011, ISBN 978-0-13-714612-3

D: Fogler H. S., Elements of Chemical Reaction Engineering 4-th. Ed., Prentice Hall 2006, ISBN 0-13-127839-8

D: Davis M. E. and Davis R.J., Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw-Hill 2003, ISBN 0-07-245007-X

D: Schreiberová a kol: Chemické inženýrství I, skriptum VŠCHT Praha, 3. vyd. 2011, ISBN 978-80-7080-778-1

D: Fyzikální chemie (skripta VŠCHT Praha)

R: Fogler H. S., Essentials of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall 2011, ISBN 978-0-13-714612-3

A: Fogler H. S., Elements of Chemical Reaction Engineering 4-th. Ed., Prentice Hall 2006, ISBN 0-13-127839-8

A: Davis M. E. and Davis R.J., Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw-Hill 2003, ISBN 0-07-245007-X

Zápočet: Písemný test zaměřený na řešení výpočetně orientovaných problémů se bude psát v termínech vypsaných ve zkouškovém období. K získání zápočtu je potřeba získat hodnocení minimálně 50 bodů ze 100. Test je možné dvakrát opakovat.

Ústní zkouška: Podmínkou k účasti na ústní zkoušce je získání zápočtu. Student odpovídá na otázky ze dvou tematických okruhů. Každá otázka je hodnocena 50 body, k úspěšnému složení zkoušky je nutné získat z každé otázky minimálně 20 bodů.

Výsledné hodnocení: Součet bodů dosažených v písemném testu a na ústní zkoušce se převede na výslednou známku podle tabulky:

Celkový součet bodů / Klasifikace

0 -100 / F

100-119 / E

120-139 / D

140-159 / C

160-179 / B

180-200 / A

1. Úvod. Reakční kinetika. Termochemie. Stechiometrie.

2. Reakční rovnováha.

3. Látkové bilance v základních typech reaktorů (vsádkový a průtočný ideálně míchaný, s pístovým tokem).

4. Entalpické bilance.

5. Trubkový reaktor s axiální disperzí.

6. Lokální látkové a entalpické bilance, Fickův a Fourierův zákon, rovnice kontinuity složky, Fourierova-Kirchhoffova rovnice.

7. Způsoby optimalizace průběhu vratných reakci. Selektivita a optimalizace výtěžku a produktu.

8. Mechanismy chemických reakcí.

9. Vyhodnocení reakční kinetiky z experimentálních dat.

10. Enzymové reakce. Bioreaktory.

11. Heterogenní katalyzátory - adsorpce, povrchová reakce, desorpce

12. Heterogenní katalyzátory - transport hmoty. Faktor účinnosti.

13. Distribuce dob prodlení v reaktorech. Neideální reaktory, model minimálního (segregovaný tok) a maximálního promíchávání.

14. Membránové, fotochemické a elektrochemické reaktory, mikroreaktory, laboratoře na čipu.

1. Introduction. Reaction kinetics. Thermochemistry. Stoichiometry.

2. Reaction equilibrium.

3. Material balances for basic reactor configurations (batch, CSTR, plug-flow)

4. Enthalpy balances.

5. Local material and enthalpy balances, Fick's and Fourier's law, continuity equation, Fourier-Kirchhoff equation.

6. Tube reactor with the axial dispersion.

7. Chemical reaction mechanism.

8. Reaction kinetics analysis from the experimental data.

9. Enzyme reaction. Bioreactors.

10. Heterogeneous catalysis - adsorption, surface reaction, desorption.

11. Heterogeneous catalysis - mass transport. Internal and external efficiency coefficients.

12. Residence time distribution. Non-ideal reactors. Minimum (segregation flow) and maximum mixing models.

13. Membrane, photochemical, and electrochemical reactors, micro-reactors, lab-on-a chip devices.

14. Optimization of the yield of reversible reactions. Reaction selectivity optimization.

http://www.vscht.cz/uchi/ped/ichr/materialy/materialy.html

http://www.grc.nasa.gov/WWW/CEAWeb/ceaThermoBuild.htm

http://webbook.nist.gov/

http://www.vscht.cz/fch/cz/pomucky/prednasky.html

http://www.vscht.cz/uchi/ped/ichr/materialy/materialy.html (in czech or english)

http://www.grc.nasa.gov/WWW/CEAWeb/ceaThermoBuild.htm

http://webbook.nist.gov/

http://www.vscht.cz/fch/cz/pomucky/prednasky.html (in czech)

Chemické inženýrství I.

Fyzikální chemie I.

Unit Operations of Chemical Engineering I.

Physical Chemistry I.