1. Termodynamika chemických reakcí. Tepelný efekt chemické reakce. Gibbsova
energie a termodynamická schůdnost. Rovnováha při chemické reakci. Reakční
izoterma a izobara. Rovnovážný stupeň přeměny.
2. Kinetika homogenních reakcí. Reakce elementární, jednoduché a složené.
Definice reakční rychlosti, rychlosti vzniku složky. Definice stupně přeměny.
Arrheniova rovnice. Selektivita. Výtěžek.
3. Obecná látková a energetická bilance chemického reaktoru. Stechiometrie.
Reakční soustavy beze změny a se změnou počtu molů.
4. Vsádkový ideálně míchaný reaktor. Popis, příklady použití. Látková a
entalpická bilance. Reaktor s proměnným objemem a tlakem. Konstrukční
řešení a řízení reaktoru.
5. Ideálně míchaný průtočný reaktor. Popis, příklady použití. Látková a
entalpická bilance. Prostorový čas, prostorová rychlost. Konstrukční řešení
a řízení reaktoru. Stabilita režimu míchaného průtočného reaktoru.
Vícenásobné ustálené stavy. Nájezd reaktoru. Kaskáda míchaných průtočných
reaktorů.
6. Reaktor s pístovým tokem. Popis, příklady použití. Látková a entalpická
bilance. Konstrukční řešení a řízení reaktoru. Porovnání objemu míchaného
průtočného a trubkového reaktoru.
7. Izotermní, neizotermní a adiabatické reaktory. Optimální pracovní teplota.
Konstrukční řešení.
8. Výzkum kinetiky chemických reakcí. Makrokinetické a mikrokinetické
vlastnosti. Zásady návrhu laboratorního reaktoru. Princip přenosu dat.
Zvětšování měřítka.
9. Metody zpracování kinetických dat. Lineární regrese, nelineární regrese.
10. Reálný tok. Metody diagnostiky hydrodynamiky toku v reálných reaktorech.
Distribuce doby prodlení. Modely toku pro reálné reaktory, axiální
disperze, kaskáda ideálních mísičů, mrtvý prostor, zkrat, segregační
model.
11. Kinetika heterogenních reakcí. Příklady vícefázových reaktorů: reaktory
kapalina – plyn, reaktory plyn – kapalina – tuhá fáze.
12. Heterogenní katalytické reaktory. Katalyzátor a děje probíhající v částici
katalyzátoru. Kinetické rovnice pro katalytické reakce. Modely
heterogenních katalytických reaktorů. Thieleho modul. Efektivní faktor.
Tlaková ztráta v sypaném loži.
13. Exkurze do chemického podniku.
Teoretické cvičení:
Výpočtová cvičení probíhají v počítačové učebně, každý student má k dispozici svůj počítač. K řešení úloh je využíván program EXCEL, v rámci cvičení se studenti naučí pracovat s programem MATLAB, který je zde používán k řešení soustav diferenciálních rovnic.
- Úvod - seznámení s časovým harmonogramem cvičení, podmínkami pro získání
zápočtu a doporučenou literaturou. Termodynamika a rovnováha chemických
reakcí. Výpočet reakční entalpie a Gibbsovy energie z tabelovaných dat,
závislost na teplotě a tlaku. Reakční izoterma. Výpočet rovnovážné konverze.
- Kinetika homogenních reakcí. Rychlostní konstanta a její závislost na teplotě,
výpočet aktivační energie. Určení stupně přeměny pro systémy s konstantním a
proměnným objemem. Návrh a ověření kinetického modelu neelementární reakce na
základě experimentálních dat.
- Vsádkový ideálně míchaný reaktor. Látková a entalpická bilance. Adiabatický a
izotermní provoz reaktoru. Určení objemu reaktoru, výpočet doby potřebné k
dosažení požadované konverze.
- Průtočný ideálně míchaný reaktor. Látková a entalpická bilance, určení objemu
reaktoru s proměnlivou hustotou reakční směsi. Určení ustálených násobných
stavů. Kaskáda ideálně míchaných průtočných reaktorů.
- Reaktor s pístovým tokem. Látková a entalpická bilance. Řešení neizotermního
reaktoru. Heterogenní katalytické reaktory pro soustavu plyn-tuhý katalyzátor.
Integrální a diferenciální uspořádání.
- Zpracování experimentálních dat. Určení řádu jednoduché reakce, určení
rychlostní rovnice integrální a diferenciální metodou z kinetických dat
získaných ve vsádkovém a průtočném systému.
- Neideální tok v reaktorech. Odezva výstupního proudu na změnu vstupního
proudu, skoková změna, Diracův impuls, distribuce dob prodlení. Model
míchaného průtočného reaktoru se zkratem a mrtvým prostorem.
energie a termodynamická schůdnost. Rovnováha při chemické reakci. Reakční
izoterma a izobara. Rovnovážný stupeň přeměny.
2. Kinetika homogenních reakcí. Reakce elementární, jednoduché a složené.
Definice reakční rychlosti, rychlosti vzniku složky. Definice stupně přeměny.
Arrheniova rovnice. Selektivita. Výtěžek.
3. Obecná látková a energetická bilance chemického reaktoru. Stechiometrie.
Reakční soustavy beze změny a se změnou počtu molů.
4. Vsádkový ideálně míchaný reaktor. Popis, příklady použití. Látková a
entalpická bilance. Reaktor s proměnným objemem a tlakem. Konstrukční
řešení a řízení reaktoru.
5. Ideálně míchaný průtočný reaktor. Popis, příklady použití. Látková a
entalpická bilance. Prostorový čas, prostorová rychlost. Konstrukční řešení
a řízení reaktoru. Stabilita režimu míchaného průtočného reaktoru.
Vícenásobné ustálené stavy. Nájezd reaktoru. Kaskáda míchaných průtočných
reaktorů.
6. Reaktor s pístovým tokem. Popis, příklady použití. Látková a entalpická
bilance. Konstrukční řešení a řízení reaktoru. Porovnání objemu míchaného
průtočného a trubkového reaktoru.
7. Izotermní, neizotermní a adiabatické reaktory. Optimální pracovní teplota.
Konstrukční řešení.
8. Výzkum kinetiky chemických reakcí. Makrokinetické a mikrokinetické
vlastnosti. Zásady návrhu laboratorního reaktoru. Princip přenosu dat.
Zvětšování měřítka.
9. Metody zpracování kinetických dat. Lineární regrese, nelineární regrese.
10. Reálný tok. Metody diagnostiky hydrodynamiky toku v reálných reaktorech.
Distribuce doby prodlení. Modely toku pro reálné reaktory, axiální
disperze, kaskáda ideálních mísičů, mrtvý prostor, zkrat, segregační
model.
11. Kinetika heterogenních reakcí. Příklady vícefázových reaktorů: reaktory
kapalina – plyn, reaktory plyn – kapalina – tuhá fáze.
12. Heterogenní katalytické reaktory. Katalyzátor a děje probíhající v částici
katalyzátoru. Kinetické rovnice pro katalytické reakce. Modely
heterogenních katalytických reaktorů. Thieleho modul. Efektivní faktor.
Tlaková ztráta v sypaném loži.
13. Exkurze do chemického podniku.
Teoretické cvičení:
Výpočtová cvičení probíhají v počítačové učebně, každý student má k dispozici svůj počítač. K řešení úloh je využíván program EXCEL, v rámci cvičení se studenti naučí pracovat s programem MATLAB, který je zde používán k řešení soustav diferenciálních rovnic.
- Úvod - seznámení s časovým harmonogramem cvičení, podmínkami pro získání
zápočtu a doporučenou literaturou. Termodynamika a rovnováha chemických
reakcí. Výpočet reakční entalpie a Gibbsovy energie z tabelovaných dat,
závislost na teplotě a tlaku. Reakční izoterma. Výpočet rovnovážné konverze.
- Kinetika homogenních reakcí. Rychlostní konstanta a její závislost na teplotě,
výpočet aktivační energie. Určení stupně přeměny pro systémy s konstantním a
proměnným objemem. Návrh a ověření kinetického modelu neelementární reakce na
základě experimentálních dat.
- Vsádkový ideálně míchaný reaktor. Látková a entalpická bilance. Adiabatický a
izotermní provoz reaktoru. Určení objemu reaktoru, výpočet doby potřebné k
dosažení požadované konverze.
- Průtočný ideálně míchaný reaktor. Látková a entalpická bilance, určení objemu
reaktoru s proměnlivou hustotou reakční směsi. Určení ustálených násobných
stavů. Kaskáda ideálně míchaných průtočných reaktorů.
- Reaktor s pístovým tokem. Látková a entalpická bilance. Řešení neizotermního
reaktoru. Heterogenní katalytické reaktory pro soustavu plyn-tuhý katalyzátor.
Integrální a diferenciální uspořádání.
- Zpracování experimentálních dat. Určení řádu jednoduché reakce, určení
rychlostní rovnice integrální a diferenciální metodou z kinetických dat
získaných ve vsádkovém a průtočném systému.
- Neideální tok v reaktorech. Odezva výstupního proudu na změnu vstupního
proudu, skoková změna, Diracův impuls, distribuce dob prodlení. Model
míchaného průtočného reaktoru se zkratem a mrtvým prostorem.