Speciální reaktory a bioreaktory pro dekarbonizaci

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

ústav procesní a zpracovatelské techniky

Anotace:

Předmět je zaměřen na projektování, konstruování a modelování procesně intenzifikovaných a energeticky efektivních reaktorů a bioreaktorů pro chemickou a biochemickou konverzi syntézních plynů (H2, CO, CO2) směsí v aplikacích Power-to-X, Waste-to-X a CO2-to-X. Dále budou diskutovány údržba a analýza rizik provozu těchto reaktorů. S principem a provedením jednotlivých typů reaktorů a bioreaktorů (mechanicky míchaný reaktor, reaktory s porézní a fluidní vrstvou, fotobioreaktor) a experimentálním stanovováním základních procesních charakteristik pro jejich inženýrský návrh a scale-up se studenti seznámí v rámci 3 laboratorních cvičení v poloprovozní laboratoři ústavu.

Základní přehled koncepce a provedení reaktorů, fotoreaktorů a bioreaktorů. Vsádkové a průtočné systémy, reaktory s pístovým, ideálně míchané reaktory.

Hydrodynamika míchaných vícefázových reaktorů a bioreaktorů.

Přestup tepla a hmoty v míchaných vícefázových reaktorech a bioreaktorech.

Přenosové jevy ve šnekových reaktorech.

Přenosové jevy v reaktorech s porézní a fluidní vrstvou.

Přenosové jevy ve fotoreaktorech a fotobioreaktorech.

Konstrukčního uspořádání reaktorů a bioreaktorů laboratorního až průmyslového měřítka. Speciální materiály pro reaktory, hygienický design a technologičnost konstrukce reaktoru. Utěsňování reaktorů.

Vícefázové gas-liqud a gas-liqud-solid reaktory pro chemické konverze a biotechnologie.

Fermentory pro výrobu biopaliv, udržitelných potravin, farmacii a ostatní biotechnologické výroby.

Syntézní reaktory v technologiích Power-to-X.

Pyrolýzní reaktory v technologiích Biomass-to-X a Waste-to-X

Fotobioreaktory pro záchyt a fixaci CO2.

Požadavky:

Osnova přednášek:

Základní přehled koncepce a provedení reaktorů, fotoreaktorů a bioreaktorů. Vsádkové a průtočné systémy, reaktory s pístovým, ideálně míchané reaktory.

Hydrodynamika míchaných vícefázových reaktorů a bioreaktorů.

Přestup tepla a hmoty v míchaných vícefázových reaktorech a bioreaktorech.

Přenosové jevy ve šnekových reaktorech.

Přenosové jevy v reaktorech s porézní a fluidní vrstvou.

Přenosové jevy ve fotoreaktorech a fotobioreaktorech.

Konstrukčního uspořádání reaktorů a bioreaktorů laboratorního až průmyslového měřítka. Speciální materiály pro reaktory, hygienický design a technologičnost konstrukce reaktoru. Utěsňování reaktorů.

Vícefázové gas-liqud a gas-liqud-solid reaktory pro chemické konverze a biotechnologie.

Fermentory pro výrobu biopaliv, udržitelných potravin, farmacii a ostatní biotechnologické výroby.

Syntézní reaktory v technologiích Power-to-X.

Pyrolýzní reaktory v technologiích Biomass-to-X a Waste-to-X

Fotobioreaktory pro záchyt a fixaci CO2.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Studijní materiály:

Richardson, J. F., Harker, J. H.: Chemical Engineering. Vol. 1+2, Elsevier Butterworth Heinemann, 2002

Paul, E. L., Atiemo-Obeng, V. A., Kresta, S. M.: Handbook of industrial mixing: science and practice. Canada: John Wiley & Sons, Inc., 2003, 1377 p. ISBN 0-471-26919-0

Kresta, S.M., Etchells, A.W., Dickey, D.S., Atiemo-Obeng, V.A.: Advances in Industrial Mixing. Canada: John Wiley & Sons, Inc., 2016, 964 p. ISBN 978-0-470-52382-7

Bajus M: Converting Power into Chemicals and Fuels, Power-to-X technology for a sustainable future, Wiley, 2023

Boudellal M: Power-to-Gas, Renewable Hydrogen Economy for the Energy Transition, De Gruyter, 2018

Doraiswamy L.K., Uner D: Chemical Reaction Engineering. Beyond the Fundamental. Taylor & Francis, 2013

Harmsen J., Bos R.: Multiphase Reactors Reaction Engineering Concepts, Selection, and Industrial Applications, De Gruyter, 2023

Shaofen Li, Feng Xin, Lin Li: Reaction Engineering, Elsevier, 2017

Moss D.: Pressure vessel design manual. Gulf Professional Publishing, 2004, ISBN 0-7506-7740-6

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: