ENQ-450 - Cinética Aplicada e Reatores Químicos

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Número de Créditos: 10

Carga Horária: 150h

Caráter da Disciplina: Obrigatória

Ementa

1 Introdução

2 Teoria da Velocidade de Reações Homogêneas

2.1 Velocidade de reação;
2.2 Equação de velocidade de reação segundo a teoria cinética dos gases;
2.3 Reações elementares, molecularidade, reações não elementares, ordem da reação;
2.4 Constante da velocidade da reação, energia de ativação; Lei de Arrhenius
2.5 Grau de avanço da reação

3 Balanço de Massa em Reatores Ideais

3.1 Reator batelada;
3.2 Reator contínuo com mistura perfeita (CSTR-Continuous Stirred-Tank Reactor);
3.3 Reator tubular (PFR-Plug Flow Reactor);
3.4 Estequiometria, conversão

4 Obtenção e análise de dados cinéticos

4.1 Estimativa de parâmetros cinéticos de reações homogêneas
4.2 Método integral, método diferencial, método do tempo de meia vida da reação, método das velocidades
iniciais;
4.3 Estimativa de parâmetros cinéticos de reações heterogêneas;
4.4 Método não linear

5 Cinética de reações homogêneas

5.1 Sequencia de etapas elementares;
5.2 Hipótese do estado pseudo-estacionário;
5.3 Lei da velocidade

6 Análise de reatores ideais isotérmicos, com reações simples e múltiplas

6.1 Reator batelada, CSTR e PFR;
6.2 Definição de seletividade e rendimento

7 Reatores ideais não isotérmicos

7.1 Balanço de energia para os Reatores batelada, CSTR e PFR;
7.2 Reações simples e múltiplas;
7.3 Método de Runge-Kutta

8 Teoria de adsorção física e química em superfície de catalisadores heterogêneos

8.1 Teoria de adsorção física;
8.2 Teoria de adsorção química segundo Langmuir

9 Cinética de reações catalíticas heterogêneas

9.1 Etapas de uma reação catalítica;
9.2 Teoria da velocidade de reações heterogêneas, etapas de Langmuir-Hinshelwood, etapas de Eley-Ridel;
9.3 Desenvolvimento da Lei da velocidade com base na sequencia de etapas elementares

10 Reatores catalíticos heterogêneos

10.1 Difusão e reação em catalisadores porosos
10.2 Fator de efetividade interno;
10.3 Módulo de Thiele;
10.4 Efeitos de difusão externa em reações heterogêneas
10.5 Fator de efetividade global

Bibliografia

- Fogler, H. S., Elements of Chemical Reaction Engineering, Fifth Edition, ‎ Pearson, 2016.

- Rawlings, J. B., and Ekerdt, J. G. Chemical Reactor Analysis and Design Fundamentals, 2nd Edition, Nob Hill Publishing, 2020.

- Roberts, G. W., Chemical Reactions and Chemical Reactors, John Wiley & Sons, Inc., 2009.

- Froment, G. F. e Bishoff, K. B., Chemical Reactor Analysis and Design, 2a ed., John Wiley, New York, 1990.

- Levenspiel, O., Chemical Reaction Engineering, 3a ed., John Wiley, New York, 1999.

- Smith, H. M., Chemical Engineering Kinetics, 3a ed., McGraw Hill, New York, 1981.

Áreas de pesquisa
AP1 - Sistemas Particulados
AP2 - Reatores Químicos Heterogêneos e Catálise
AP3 - Engenharia Bioquímica
AP4 - Controle Ambiental
AP5 - Simulação e Controle de Processos Químicos
AP6 - Termodinâmica e processos de separação