CILJ KOLEGIJA: : Upoznati studenate s temeljnim elementima reakcijskog inženjerstva i katalize potrebnih za optimalno rješavanje složenih tehnoloških problema.
IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:
1. tjedan: Uvod u kemijsko reakcijsko inženjerstvo. Što je KRI i čime se bavi. Podjela reaktora i opće bilance tvari i topline.
seminar-upoznavanje s programom računskih seminara i izrade seminarskih zadataka na računalima
2. tjedan: Reaktorski modeli osnovnih (Idealnih tipova) reaktora. Pojam idealnog reaktora.
Kotlasti reaktor, protočni kotlasti reaktor, cijevni reaktor.
seminar-zadaci
3. tjedan: Brzina kemijskih reakcija. Osnovni pojmovi i veličine. Kinetika reakcija u homogenim sustavima.
seminar-zadaci
4. tjedan: Kinetička analiza i eksperimentalne metode. Izbor eksperimentalnog reaktora. Izbor kinetičkog modela i procjena parametara. Integralna i diferencijalna metoda analize.
seminar-zadaci
5. tjedan: Provjera znanja
6. t jedan: Uvod u katalizu - što je kataliza i čime se bavi. važnost katalize za nacionalnu ekonomiju Podjela katalitičkih reakcija. Značajke katalizatora: aktivnost, selektivnost i stabilnost
seminar-zadaci
7. tjedan: Homogena kataliza: kiselinsko-bazna kataliza, kataliza s ionima prijelaznih metala: aktivnost, selektivnost i deaktivacija katalizatora. Kinetika i mehanizam homogeno-katalitičkih reakcija.
seminar-zadaci
8. tjedan: Heterogena kataliza - fenomeni adsorpcije: kriteriji pomoću kojih se razlikuju fizička adsorpcija i kemisorpcija. Toplina adsorpcije. Adsorpcijske izoterme. Teorija heterogene katalize.
seminari-zadaci
9. tjedan: Kinetika i mehanizam heterogeno-katalitičkih reakcija. Pretpostavljanje reakcijskog mehanizma i izbor kinetičkog modela. Utjecaj temperature na brzinu reakcije u heterogenom sustavu: prividna i stvarna energija aktivacije.
laboratorijske vježbe
10. tjedan: Ukupna brzina heterogeno-katalitičkih reakcija - reakcijska područja, pojam najsporijeg procesa. Međufazni i unutarfazni prijenos tvari. Vrste difuzije.
laboratorijske vježbe
11. tjedan: Unutarazna značajka djelotvornosti - eksperimentalno određivanje i teoretsko izračunavanje. Toplinski učinci tijekom procesa: temperaturni gradijent kroz film fluida oko zrna, temperaturni gradijent unutar zrna katalizatora. Otpor površinskoj reakciji.
laboratorijske vježbe
12. tjedan: Sastav i izvedba katalizatora - kemijski sastav: nosač, promotor, katalitički aktivna tvar. Uloga i značaj aktivne komponente katalizatora. Pristup problemu dizajniranja katalizatora, izbor komponenata katalizatora, suvremene metode razvoja novih katalitičkih sustava
laboratorijske vježbe
13. tjedan: Aktivnost, selektivnost i deaktivacija atalizatora. Eksperimentalne metode određivanja katalitičkih značajki katalizatora. Eksperimentalni reaktori. Kriteriji za procjenu utjecaja prijenosa tvari i topline na ukupnu brzinu reakcije: međufazni, unutarfazni i reaktorski gradijenti.
laboratorijske vježbe
14. Deaktivacija katalizatora - tipovi deaktivacije, kinetika i mehanizam deaktivacije, način djelovanja otrova na površinu katalizatora, utjecaj difuzije na brzinu deaktivacije. Sprječavanje deaktivacije i reaktivacija katalizatora.
laboratorijske vježbe
15. tjedan: Provjera znanja
RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Poticanje studenata na samostalno učenje te razvijanje kritičkog mišljenja. Specifične kompetencije će uključivat primjenu stečenih znanja te sposobnost samostalnog planiranja istraživanja vezanih uz katalitičko reakcijsko inženjerstvo.
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 konzultacijama prema potrebi.
NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
3 obvezne pismene provjere znanja tijekom semestra putem kolokvija 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:
Fizikalna kemija, Bilanca tvari i energije, Prijenos tvari i energije
ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
Nakon uspješno savladanog kolegija student će biti u stanju:
- definirati procesne veličine i parametre kemijskog reaktora
- analizirati eksperimentalne podatke s ciljem određivanja kinetičkog modela
- razlikovati kinetiku reakcija u homogenim odnosno heterogenim sustavima
- poznavati značajke i primjenu različitih tipova kemijskih reaktora
- identificirati ključne varijable potrebne za izvedbu katalizatora
- razlikovati katalizatore prema strukturi, funkciji i uvjetima korištenja
- odabrati odgovarajući laboratorijski reaktor za određivanje kinetike nekatalitičkih i katalitičkih reakcija
- riješavati analitički i numerički (simulirati) matematičke modele kemijskih i biokemijskih reakcija u različitim tipovima reaktora
- procijeniti vrijednosti kinetičkih parametara modela na temelju zadanih eksperimentalnih podataka pomoću računalnih alata (Excel, MATLAB)
ISODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
1. objasniti znanstvene temelje važne za kemiju i inženjerstvo materijala, posebice iz područja kemije, fizike, matematike i kemijskog inženjerstva
2. prikupiti informacije iz različitih izvora
3. koristiti odgovarajuće računalne baze podataka i programe za analizu i modeliranje
4. teorijski protumačiti rezultate eksperimentalnog rada
5. prikazati rezultate svoga rada u pismenom i usmenom obliku
NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA:
Nastavna jedinica: Kemijsko reakcijsko inženjerstvo
Ishodi učenja:
- razumijeti pojam procesnog prostora i kemijskog reaktora
- definirati osnovnu podjelu i sistematizaciju kemijskih reaktora
- definirati reaktorske modele idealnih tipova reaktora
- razlikovati kinetičke modele reakcija u homogenim i heterogenim sustavima
- razlikovati makrokinetiku od mikrokinetike
- primijeniti odgovarajući eksperimentalni /teorijski kriterij za procjenu međufaznog /unutarfaznog otpora prijenosu tvari i topline
- odabrati odgovarajući laboratorijski reaktor za određivanje kinetike nekatalitičkih i katalitičkih reakcija
- primijeniti odgovarajuću eksperimentalnu metodu u kinetičkom istraživanju
- definirati kriterij slaganja eksperimentalnih podataka i izračunatih vrijednosti
Kriteriji vrednovanja:
- razlikovati osnovne tipove kemijskih reaktora
- primijeniti zakon o očuvanju mase i postaviti bilance tvari zadanog procesa
- primijeniti značajke idealnog kotlastog, PKR i cijevnog reaktora prilikom izvođenja bilance tvari i topline
- naći funkcionalnu zavisnost brzine reakcije o reakcijskim veličinama stanja s ciljem određivanja kinetičkog modela
- procijeniti kinetičke parametre diferencijalnom i integralnom metodom analize
- razviti kinetičke modele za heterogenokatalitičke reakcije na osnovi analize mehanizma reakcije
- primijeniti različite numeričke metode procijene parametara ovisno o složenosti reakcijskog sustava (kinetičkog modela i eksperimentalnog reaktora)
- kritički odabrati najbolji kinetički model koji na osnovu kriterija srednjeg kvadratnog odstupanja opisuje provedeni kinetički eksperiment
Nastavna jedinica: Kataliza
Ishodi učenja:
- procjeniti važnost katalitičkih procesa za nacionalnu ekonomiju
- razlikovati homogenu od heterogene katalize
- razlikovati osnovne značajke katalizatora
- dentificirati ključne varijable potrebne za izvedbu aktivnijih, selektivnijih i stabilnijih katalizatora
- razumijeti vezu između strukturnih i kemijskih značajki katalizatora i njihovih katalitičkih značajki
- razlikovati fizičke, kemijske, mehaničke i katalitičke značajke katalizatora
- objasniti utjecaj deaktivacijskih procesa na produktivnost reaktora
- razumijeti kako fizičke i kemijske značajke utječu na ativnost, selektivnost i stabilnost katalizatora
- objasniti utjecaj deaktivacijskih procesa na produktivnost reaktora
- razlikovati reaktivaciju od regeneracije katalizatora
Kriteriji vrednovanja:
- objasniti kako i zašto katalizator utječe na brzinu reakcije
- razumijeti temeljne principe homogene i heterogene katalize
- opisati i objasniti različite katalitičke procese
- analizirati i objasniti utjecaj sastava katalizatora na aktivnost, selektivnost i stabilnost
- analizirati i objasniti utjecaj sastava katalizatora na aktivnost, selektivnost i stabilnost
- razumijeti i objasniti razliku između selektivnosti katalitički aktivne tvari, zrna i reaktora
- primijeniti različite analitičke metode podesne za karakterizaciju katalizatora
- analizirati utjecaj pripreme katalizatora na vijek trajanja aktivnosti i stabilnost
- objasniti razliku između specifične i aktivne površine katalizatora
- razumijeti i objasniti razliku između selektivnosti katalitički aktivne tvari, zrna i reaktora
|
- , S. Zrnčević, KATALIZA I KATALIZATORI, HINUS, 2005., , , .
- , Z. Gomzi, KEMIJSKI REAKTORI, HINUS, Zagreb, 2009, , , .
- , 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., , , .
- , Catalysis: An Integrated Approach, Eds. R. A. van Santen, P. W. N. M. van Leeuwen, J. A. Moulijn, B. A. Averill, Elsevier, Amsterdam, 2000., , , .
- , C.H. Bartholomew, R.J.Faruto, Fundamentals of Industrial Catalytic Processes, J.Wiley, New York, 2006., , , .
|
Pristupačnost
