IDENTIFYING DATA 2023_24
Subject (*) CINÈTICA QUÍMICA I DISSENY DE REACTORS Code 20204124
Study programme
Cycle 1r i 2n
Descriptors Credits Type Year Period Exam timetables and dates
9 Obligatòria Segon AN
Modality and teaching language
Department Enginyeria Mecànica
Enginyeria Química
Coordinator
STÜBER , FRANK ERICH
E-mail daniel.montane@urv.cat
frankerich.stuber@urv.cat
mervegozdenur.demirbek@urv.cat
yasmin.kabalan@urv.cat
Lecturers
MONTANÉ CALAF, DANIEL
STÜBER , FRANK ERICH
DEMIRBEK , MERVE GOZDENUR
KABALAN AMMAR, YASMIN
Web
General description and relevant information
Descripció general de l’assignatura
Determinar les cinètiques de reacció en catàlisi heterogènia. Determinar el mecanisme que constitueix la fase limitant de la cinètica global de reacció. Determinació dels paràmetres que poden produir canvis significatius en la velocitat global de reacció. Estudi de la reacció química com a operació unitària. Analitzar i dissenyar el reactor mes adient per a obtenir un producte determinat en funció dels reactius i de la físico-química del procés. Es tracta de que s’adquireixin els coneixements necessaris per a efectuar el disseny d’un reactor considerant-lo com la unitat central d’un procés de producció de la que dependrà bona part del disseny de tota la planta.

Competències
Type A Code Competences Specific
Type B Code Competences Transversal
Type C Code Competences Nuclear

Resultats d'aprenentage
Type A Code Learning outcomes
Type B Code Learning outcomes
Type C Code Learning outcomes

Continguts
Topic Sub-topic
1. Cinètica formal en sistemes homogenis. Importància de la cinètica en enginyeria química. Terminologia: Equilibri químic i cinètica. Variables i quantitats en cinètica. Dependència de la velocitat de reacció amb la composició i la temperatura. Particularització del balanç de matèria a sistemes homogenis amb reacció química. Aplicació a sistemes tancats i oberts: models de reactors ideals. Determinació de paràmetres cinètics a partir de dades experimentals. Aplicació a sistemes amb reaccions simultànies: reaccions en sèrie i en paral·lel.
2. Mecanismes de les reaccions químiques en mitjans homogenis. Teories de les reaccions elementals: teoria de col · lisions i teoria de l'estat de transició. Reaccions elementals en fase gas i en dissolució. Reaccions no elementals. Intermedis actius. Hipòtesi de l'estat pseudoestacionario. Cerca del mecanisme de reacció. Polimerització. Catàlisi en sistemes homogenis. Catàlisi Àcid-Base. Catàlisi enzimàtica: model de Michaelis-Menten, altres models.
3. Disseny de reactors ideals. Disseny de reactors isotèrmics continus i discontinus. Pèrdua de càrrega en reactors de llit fix. Particularització del balanç d'energia en sistemes reactius per al disseny de reactors. Disseny de reactors adiabàtics i no isotèrmics. Construcció i ús de diagrames TX-rA i (1/rA)-X per al pre-dimensionat de reactors químics. Anàlisi de l'estabilitat de reactors de mescla perfecta, estats estacionaris múltiples. Sistemes amb reaccions múltiples: reaccions en sèrie i en paral · lel. Selectivitat. Tractament generalitzat de sistemes amb reaccions múltiples.
4. Mecanismes de les reaccions químiques sobre superfícies. Catàlisi heterogènia: Adsorció en superfícies: Isotermes d'adsorció. Models cinètics en catàlisi heterogènia. Etapes en la reacció. Etapa limitant de la velocitat de reacció global i síntesi del model cinètic. Anàlisi de dades experimentals i obtenció de paràmetres del model. Desactivació de catalitzadors heterogenis. Mecanismes i cinètiques de desactivació. Efectes del transport extern i intern en partícules de catalitzador. Difusió i reacció en l'interior d'una partícula de catalitzador. Mòdul de Thiele i factor d'eficiència interna. Resistència externa i factor d'eficiència global. Criteris per avaluar la incidència del transport en la velocitat de reacció.
5. Reactors heterogenis. Disseny de reactors catalítics. Reactor de llit fix. Reactors en suspensió. Reactors de llit fluïditzat. Reactors de llit mòbil amb desactivació de catalitzador. Reaccions heterogènies no catalítiques. El model de nucli en contracció: aplicació a regeneració de catalitzadors ia la dissolució de partícules monodispersas. Reactors per a sistemes gas-líquid.

Planificació
Methodologies  ::  Tests
  Competences (*) Class hours
Hours outside the classroom
(**) Total hours
Activitats Introductòries
1 0 1
Sessió Magistral
A1.1
A5.1
A5.3
48 80 128
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària
A1.1
A5.1
A5.3
24 35 59
Atenció personalitzada
2 0 2
 
Proves objectives de preguntes curtes
A1.1
A5.1
A5.3
4 11 15
Proves pràctiques
A1.1
A5.1
A5.3
5 15 20
 
(*) On e-learning, hours of virtual attendance of the teacher.
(**) The information in the planning table is for guidance only and does not take into account the heterogeneity of the students.

Metodologies
Methodologies
  Description
Activitats Introductòries S’utilitza una varietat de metodologies per tal de facilitar l’accés als continguts d’estudiants amb models d’aprenentatge diferents.
Sessió Magistral Combinació de classe magistral i estudi de casos.
Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària Hands-Out. A partir de la introducció dels conceptes bàsics, es desenvolupen exemples, exercicis, activitats i tests ràpids. S’alterna el treball individual amb el treball en equip.
Atenció personalitzada Atendre al alumnes de forma individual per tal d'orientar-los en l'adquisició de coneixements tecnics i competencies socials.
Les consultes normalment es fan en visites concertades en horari d'atenció en el despatx del professor.

Atenció personalitzada
Description
Atendre als alumnes de forma individual i privada per tal d'orientar-les en l'adquisició de coneixements tècnics i competències socials.

1º Quadrimestre: Responsable: Dr. Christophe Bengoa

Horari d'oficina: matí 10h30-14h00 tarda 16h00-18h30. Les reunions es convocaran a petició de l'alumne, enviant un e-mail al professor: christophe.bengoa@urv.cat

 

2º Quadrimestre: Responsable: Dr. Frank Stüber Demanar cita prèvia per e-mail

Les reunions es convocaran a petició de l'alumne enviant un e-mail al professor: frankerich.stuber@urv.cat

 

N.B. Es prega no enviar e-mails pel moodle, no es poden respondre.




Avaluació
Methodologies Competences Description Weight        
Proves pràctiques
A1.1
A5.1
A5.3
Examen parcial 1er Quadrimestre: es realitzarà una prova global de 3h dels coneixements adquirits per l’alumne sobre el temari complet del 1er Quadrimestre. Pes: 30%.

Examen parcial 2n Quadrimestre: es realitzarà una prova global de 3h dels coneixements adquirits per l’alumne sobre el temari complet del 2n Quadrimestre. Pes: 30%.
60%
Proves objectives de preguntes curtes
A1.1
A5.1
A5.3
1r Quadrimestre. Es realitzaran dues proves individual de curta durada per controlar l'avançament de l'alumnat. Pes: 10% cada prova (20% total).

2n Quadrimestre. Es realitzarà una prova individual de curta durada per controlar l'avançament de l'alumnat. Pes: 20%
40%
Others  
 
Other comments and second exam session

Avaluació continuada:

Per poder aprovar a l'avaluació continuada, és necessari obtenir una nota mínima de 3.0/10 a cada quadrimestre i, que la nota mitjana de les dues parts (1r quadrimestre i 2n quadrimestre), sigui com a mínim de a 5.0/10.

Al 1er quadrimestre es faran dos problemes per lliurar a l'aula amb un pes del 10% cadascun, i un examen final de 3 hores que val un 30%. Pes total del 1er Quadrimestre: 50%.

Si la nota del 1er Quadrimestre és superior a 3.0, es podrà conservar aquesta nota per a la segona convocatòria.

Si la nota del 1er Quadrimestre és igual o superior a 5.0, i la assignatura no s'aprova en segona convocatòria, es podrà conservar aquesta nota del 1er Quadrimestre pel curs següent. Aquesta regla funcionarà únicament 1 curs.
Al 2n quadrimestre es farà un examen parcial de 2 hores que té un pes de 20% i un examen final de 3 hores que val un 30%. Pes total del 2n Quadrimestre: 50%.

Si la nota del 2n Quadrimestre és superior a 3.0, es podrà conservar aquesta nota per a la segona convocatòria.

Si la nota del 2n Quadrimestre és igual o superior a 5.0, i la assignatura no s'aprova en segona convocatòria, es podrà conservar aquesta nota del 2n Quadrimestre pel curs següent. Aquesta regla funcionarà únicament 1 curs.

Segona convocatòria:

A l'examen de segona convocatòria nomes es repetirà la o les parts suspeses a l'avaluació continuada (1r quadrimestre i/o 2n quadrimestre). La nota aprovada a qualsevol de les dues parts de l'avaluació continuada (1r quadrimestre i/o 2n quadrimestre) es mantindrà a la segona convocatòria. La o les notes obtingudes a la segona convocatòria substituiran la o les notes obtingudes a l'avaluació continuada per calcular la nota global a la segona convocatòria. Es manté la condició que per aprovar la segona convocatòria se ha de tenir com a mínim un 3.0/10 en cada part i que la nota global ha de ser igual o superior a un 5.0/10.

Durant les proves d'avaluació només es podrà utilitzar una calculadora científica sense connectivitat a xarxes (wifi, bluetooth, etc.). Els telèfons mòbils, rellotges intel·ligents, tabletes, ordinadors portàtils i altres aparells electrònics que no estiguin expressament autoritzats per la prova, han d'estar apagats i fora de la vista.


Fonts d'informació

Bàsica

FOGLER, H.S., Elementos de la ingeniería de la reacción química, 2a edició traduïda al castellà, 1992.

HIMMELBLAU, D.M, Basic Principles and calculations in Chemical Engineering, Prentice Hall, New Jersey, 1989.

Complementària

FELDER R.M. i R.W. ROUSSEAU, Principios Elementales de los Procesos Químicos, 3a edició. Addison-Wesley IberoAmericana, 2003.

GONZALEZ VELLASCO, J.R., GONZALEZ MARCOS, J.A., GONZALEZ MARCOS,M.P., GUTIERREZ ORTIZ, J.I., GUTIERREZ ORTIZ,M.A., Cinetica Quimica Aplicada, Editorial Sintesis, 1999.

SANTAMARIA, J.M., HERGUIDO, J., MENENDEZ, M.A., MONZON, A., Ingenieria de Reactores, Editorial Sintesis,1999.

SMITH, J. M., Chemical Engineering Kinetics, McGraw-Hill, 1981.

RAWLINGS, J.B. i EKERDT, J.G., Chemical Reactor Analysis and Design Fundamentals, Nob-Hill Publishing, 2002.

Software: ReactorLab, Polymath i Matlab.

LEVENSPIEL, O., The Chemical Reactor Omnibook, O. S. U. Book Stores, Inc., 1979.

SCHMIDT, L.D., The Engineering of Chemical Reactions, Oxford University Press, 1998.

Recomanacions


(*)The teaching guide is the document in which the URV publishes the information about all its courses. It is a public document and cannot be modified. Only in exceptional cases can it be revised by the competent agent or duly revised so that it is in line with current legislation.