Εργαστήριο Χημικής Μηχανικής 2 (ΜΠ712)
ΜΑΡΙΑ ΓΟΥΛΑ
Στο Εργαστήριο Χημικής Μηχανικής ΙΙ, οι φοιτητές θα εξοικειωθούν με όλα τα στάδια των καταλυτικών διεργασιών, από την σύνθεση καταλυτικών συστημάτων και την απόκτηση πρώτων υλών, μέχρι και τη διεργασία των καταλυτικών αντιδράσεων και την αξιοποίηση των τελικών προϊόντων. Οι εργαστηριακές ασκήσεις καλύπτουν:
- Γενικά για την κατάλυση – βασικές έννοιες κατάλυσης και καταλυτών – εισαγωγή στους καταλυτικούς χημικούς αντιδραστήρες – συνδεσμολογία - όργανα αναλυτικών μετρήσεων.
- Είδη καταλυτικών αντιδραστήρων – συνδεσμολογία καταλυτικής μονάδας – ροές αερίων και φαινόμενα μεταφοράς – πτώση πίεσης - κινητική καταλυτικών αντιδράσεων – ενέργεια ενεργοποίησης.
- Παρασκευή καταλυτικών υλικών στο χημικό εργαστήριο – χημεία υλικών – μέθοδοι παρασκευής – χημεία sol-gel – υδροθερμικοί αντιδραστήρες.
- Χαρακτηρισμοί καταλυτικών υλικών – τεχνικές χαρακτηρισμού – όργανα χαρακτηρισμού – τεχνικές φυσικής προσρόφησης για το χαρακτηρισμό του πορώδους σε καταλυτικά υλικά – τεχνικές χημειορόφησης για τον υπολογισμό διασποράς καταλυτικά ενεργής φάσης.
- Προσρόφηση αερίων σε ροφητικά υλικά – Ροφητικά υλικά – Είδη ροφητών – Καμπύλες διέλευσης – Κινητικής της προσρόφησης - Θερμοδυναμική της προσρόφησης.
- Μεθανοποίηση του CO2 – Δέσμευση του CO2 – Παραγωγή πράσινου υδρογόνου – Τεχνολογίες Power-to-gas – Αντίδραση μεθανοποίησης – Καταλύτες μεθανοποίησης – Συνδυασμένη ρόφηση και μεθανοποίηση του CO2 – Υδρογόνωση του CO2 σε αλκοόλες
- Οξειδωτική σύζευξη μεθανίου – Αναβάθμιση φυσικού αερίου και βιοαερίου – Ανώτεροι υδρογονάνθρακες – μηχανισμός οξειδωτικής σύζευξης – καταλύτες οξειδωτικής σύζευξης.
- Αντίδραση αιθανίου και CO2 – Σχιστολιθικό αέριο και περιεκτικότητα σε αιθάνιο – Αιθυλένιο και μέθοδοι παραγωγής – Παραγωγή αιθυλενίου μέσω της οξειδωτικής αφυδρογόνωσης του αιθανίου υποβοηθούμενη από CO2- Εισαγωγή στο αέριο σύνθεσης – Παραγωγή αερίου σύνθεσης μέσω της ξηρής αναμόρφωσης του αιθανίου – Καταλύτες που ρυθμίζουν την πορεία της αντίδρασης.
- Αναμόρφωση βιοαερίου – Βιοαέριο: Σύσταση και τρόποι παραγωγής – τρόποι αναμόρφωσης του βιοαερίουγια παραγωγή υδρογόνου – Αέριο σύνθεσης και απομόνωση υδρογόνου – Ξηρή αναμόρφωση – Εναπόθεση άνθρακα σε καταλυτικές επιφάνειες.
- Παραγωγή υδρογόνου από βιομάζα – Αξιοποίηση βιομάζας και παραπροϊόντων – γλυκερόλη και βιοέλαιο – ατμοαναμόρφωση γλυκερόλης και βιοελαίου για παραγωγή υδρογόνου – ανάλυση υγρών προϊόντων.
- Εκλεκτική αποξυγόνωση φυτικών ελαίων – Παραγωγή πράσινου ντίζελ – Είδη βιομάζας – Μηχανισμοί και καταλύτες εκλεκτικής αποξυγόνωσης – Πυρόλυση βιομάζας.
Περιβαλλοντική κατάλυση – Απομάκρυνση οξειδίων του αζώτου (deNOx) – Εκλεκτική καταλυτική αναγωγή NOx με διαφορετικά αναγωγικά μέσα – Οξείδωση CO και CH4 – Καταλύτες στην περιβαλλοντική κατάλυση.
ΛιγότεραΣτο Εργαστήριο Χημικής Μηχανικής ΙΙ, οι φοιτητές θα εξοικειωθούν με όλα τα στάδια των καταλυτικών διεργασιών, από την σύνθεση καταλυτικών συστημάτων και την απόκτηση πρώτων υλών, μέχρι και τη διεργασία των καταλυτικών αντιδράσεων και την αξιοποίηση των τελικών προϊόντων. Οι εργαστηριακές ασκήσεις καλύπτουν:
- Γενικά για την κατάλυση – βασικές έννοιες κατάλυσης και καταλυτών – εισαγωγή στους καταλυτικούς χημικούς αντιδραστήρες – συνδεσμολογία - όργανα αναλυτικών μετρήσεων.
- Είδη καταλυτικών αντιδραστήρων – συνδεσμολογία καταλυτικής μονάδας – ροές αερίων και φαινόμενα μεταφοράς – πτώση πίεσης - κινητική καταλυτικών αντιδράσεων – ενέργεια ενεργοποίησης.
- Παρασκευή καταλυτικών υλικών στο χημικό εργαστήριο – χημεία υλικών – μέθοδοι παρασκευής – χημεία sol-gel – υδροθερμικοί αντιδραστήρες.
- Χαρακτηρισμοί καταλυτικών υλικών – τεχνικές χαρακτηρισμού – όργανα χαρακτηρισμού – τεχνικές φυσικής προσρόφησης για το χαρακτηρισμό του πορώδους σε καταλυτικά υλικά – τεχνικές χημειορόφησης για τον υπολογισμ
Στο Εργαστήριο Χημικής Μηχανικής ΙΙ, οι φοιτητές θα εξοικειωθούν με όλα τα στάδια των καταλυτικών διεργασιών, από την σύνθεση καταλυτικών συστημάτων και την απόκτηση πρώτων υλών, μέχρι και τη διεργασία των καταλυτικών αντιδράσεων και την αξιοποίηση των τελικών προϊόντων. Οι εργαστηριακές ασκήσεις καλύπτουν:
- Γενικά για την κατάλυση – βασικές έννοιες κατάλυσης και καταλυτών – εισαγωγή στους καταλυτικούς χημικούς αντιδραστήρες – συνδεσμολογία - όργανα αναλυτικών μετρήσεων.
- Είδη καταλυτικών αντιδραστήρων – συνδεσμολογία καταλυτικής μονάδας – ροές αερίων και φαινόμενα μεταφοράς – πτώση πίεσης - κινητική καταλυτικών αντιδράσεων – ενέργεια ενεργοποίησης.
- Παρασκευή καταλυτικών υλικών στο χημικό εργαστήριο – χημεία υλικών – μέθοδοι παρασκευής – χημεία sol-gel – υδροθερμικοί αντιδραστήρες.
- Χαρακτηρισμοί καταλυτικών υλικών – τεχνικές χαρακτηρισμού – όργανα χαρακτηρισμού – τεχνικές φυσικής προσρόφησης για το χαρακτηρισμό του πορώδους σε καταλυτικά υλικά – τεχνικές χημειορόφησης για τον υπολογισμ
Περίγραμμα
Περιεχόμενο μαθήματος
- Άσκηση 1: Χημικοί Αντιδραστήρες
- Άσκηση 2: Κατάλυση-Καταλυτικές Διεργασίες
- Άσκηση 3: Μέθοδοι Παρασκευής Καταλυτικών Συστημάτων
- Άσκηση 4: Τεχνικές Χαρακτηρισμού Καταλυτικών Δειγμάτων
- Άσκηση 5: Οξειδωτική Σύζευξη του Μεθανίου
- Άσκηση 6: Αντίδραση Αιθανίου με CO2 (Οξειδωτική αφυδρογόνωση ή/και ξηρή αναμόρφωση)
- Άσκηση 7: Εκλεκτική Καταλυτική Αναγωγή των ΝΟx (SCR)
- Άσκηση 8: Μεθανοποίηση του CO2
- Άσκηση 9: Παραγωγή Υδρογόνου από Γλυκερόλη
- Άσκηση 10: Εκλεκτική Αποξυγώνωση Φυτικών Ελαίων
- Άσκηση 11: Ξηρή Αναμόρφωση Βιοαερίου
- Άσκηση 12: Προσρόφηση H2S
Μαθησιακοί στόχοι
- Θα κατανοήσουν βασικές έννοιες της κατάλυσης και των καταλυτικών διεργασιών.
- Θα εξοικειωθούν με τις βασικές μεθόδους παρασκευής και τεχνικές χαρακτηρισμού καταλυτικών συστημάτων/υλικών.
- Θα κατανοήσουν τις τεχνικές σχεδιασμού ή/και βελτιστοποίησης λειτουργίας χημικών αντιδραστήρων.
- Θα κατανοήσουν στην πράξη τρόπους αξιοποίησης της βιομάζας για την παραγωγή ενέργειας και βιοκαυσίμων.
- Θα εξοικειωθούν με τεχνικές αξιοποίησης του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) προς παραγωγή ενέργειας και χημικών προιόντων.
- Θα κατανοήσουν στην πράξη τη χρήση τεχνολογιών απομάκρυνσης διοξειδίων του αζώτου από αέρια ρεύματα (DeNOX).
- Θα κατανοήσουν στην πράξη της διεργασία της προσρόφησης αερίων με σκοπό τον καθαρισμό αερίων μιγμάτων.
- Θα κατανοήσουν στην πράξη το ρόλο της ρευστομηχανικής και των φαινομένων μεταφοράς στις χημικές διεργασίες.
Διδάσκοντες
Καθηγήτρια, Υπεύθυνη Μαθήματος
ΤΕΑΝ
Ε1 (Κτήριο ΤΕΑΝ) - 2ος όροφος
mgoula@teiwm.gr
Γεωργιάδης Αμβρόσιος, Χημ. Μηχ., ΥΔ
Θεοδωρίδης Γεώργιος, Μηχ. Μηχ., ΥΔ
Παπαγερίδης Κυριάκος, Μηχ. Περιβ., ΥΔ
Σιακαβέλας Γεώργιος, Μηχ. Περιβ., ΥΔ
Τσιότσιας Αναστάσιος, Χημικός, ΥΔ
Εργαστηριακοί Συνεργάτες
Ε1 (Κτήριο ΤΕΑΝ) - Ισόγειο
amvro23@gmail.com
geortheodoridis@outlook.com
kpapageridis@gmail.com
giorgosiakavelas@gmail.com
tasosfen@gmail.com
Προτεινόμενα συγγράμματα
1.Μηχανική Χημικών Διεργασιών Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 77115207 Έκδοση: 1/2011 : Levenspiel Octave ISBN: 978-960-87655-8-0 Τύπος: Σύγγραμμα Διαθέτης (Εκδότης): ΣΠΥΡΙΔΩΝ ΚΩΣΤΑΡΑΚΗΣ
2.Μηχανική Χημικών Αντιδράσεων & Σχεδιασμός Αντιδραστήρων 4η έκδοση (μετάφραση) H. Scott Fogler, εκδόσεις Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε. (2009) ISBN: 978-960-418-199-5 / [κωδικός εύδοξος: 18549118]
3.J. M. Smith, “Chemical Engineering Kinetics”, McGraw-Hill, New York 1981.
4."Chemical Reactor Analysis and Design Fundamentals", Rawlings, J.B. and Ekerdt, J.G., Nob Hill Publishing, (2002).
5.G. F. Froment and K. B. Bischoff, “Chemical Reactor Analysis and Design”, John Wiley, New York 1979.
6."Chemical Reaction Engineering", Levenspiel, O., Prentice-Hall, John Willey, N.J. (New Edition) "Chemical Engineering Kinetics", Smith, J.M., McGraw-Hill, N.Y. (1981).
7.Μηχανική Χημικών Διεργασιών 3η έκδοση (μετάφραση), J. M. Smith, εκδόσεις Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε. (1997) ISBN: 960-7219-47-3 / [κωδικός εύδοξος: 18548766]
Μέθοδοι διδασκαλίας
Προφορικές Παραδόσεις (13 εβδομάδες x 3 ώρες Θεωρία και 2 ώρες Εργαστηριακές Ασκήσεις).
Για το Ακαδημαϊκό Έτος 2020-2021, η Θεωρία και το Εργαστήριο του μαθήματος διεξάγεται κάθε Τρίτη (10:00 - 13:00) στην ηλεκτρονική αίθουσα chemeng4 (https://zoom.us/my/uowm.chemeng4).
- Άσκηση 1: Χημικοί Αντιδραστήρες
- Άσκηση 2: Κατάλυση-Καταλυτικές Διεργασίες
- Άσκηση 3: Μέθοδοι Παρασκευής Καταλυτικών Συστημάτων
- Άσκηση 4: Τεχνικές Χαρακτηρισμού Καταλυτικών Δειγμάτων
- Άσκηση 5: Οξειδωτική Σύζευξη του Μεθανίου
- Άσκηση 6: Αντίδραση Αιθανίου με CO2 (Οξειδωτική αφυδρογόνωση ή/και ξηρή αναμόρφωση)
- Άσκηση 7: Εκλεκτική Καταλυτική Αναγωγή των ΝΟx (SCR)
- Άσκηση 8: Μεθανοποίηση του CO2
- Άσκηση 9: Παραγωγή Υδρογόνου από Γλυκερόλη
- Άσκηση 10: Εκλεκτική Αποξυγώνωση Φυτικών Ελαίων
- Άσκηση 11: Ξηρή Αναμόρφωση Βιοαερίου
- Άσκηση 12: Προσρόφηση H2S
- Θα κατανοήσουν βασικές έννοιες της κατάλυσης και των καταλυτικών διεργασιών.
- Θα εξοικειωθούν με τις βασικές μεθόδους παρασκευής και τεχνικές χαρακτηρισμού καταλυτικών συστημάτων/υλικών.
- Θα κατανοήσουν τις τεχνικές σχεδιασμού ή/και βελτιστοποίησης λειτουργίας χημικών αντιδραστήρων.
- Θα κατανοήσουν στην πράξη τρόπους αξιοποίησης της βιομάζας για την παραγωγή ενέργειας και βιοκαυσίμων.
- Θα εξοικειωθούν με τεχνικές αξιοποίησης του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) προς παραγωγή ενέργειας και χημικών προιόντων.
- Θα κατανοήσουν στην πράξη τη χρήση τεχνολογιών απομάκρυνσης διοξειδίων του αζώτου από αέρια ρεύματα (DeNOX).
- Θα κατανοήσουν στην πράξη της διεργασία της προσρόφησης αερίων με σκοπό τον καθαρισμό αερίων μιγμάτων.
- Θα κατανοήσουν στην πράξη το ρόλο της ρευστομηχανικής και των φαινομένων μεταφοράς στις χημικές διεργασίες.
Καθηγήτρια, Υπεύθυνη Μαθήματος | ΤΕΑΝ | Ε1 (Κτήριο ΤΕΑΝ) - 2ος όροφος | mgoula@teiwm.gr |
Γεωργιάδης Αμβρόσιος, Χημ. Μηχ., ΥΔ Θεοδωρίδης Γεώργιος, Μηχ. Μηχ., ΥΔ Παπαγερίδης Κυριάκος, Μηχ. Περιβ., ΥΔ Σιακαβέλας Γεώργιος, Μηχ. Περιβ., ΥΔ Τσιότσιας Αναστάσιος, Χημικός, ΥΔ |
Εργαστηριακοί Συνεργάτες | Ε1 (Κτήριο ΤΕΑΝ) - Ισόγειο |
amvro23@gmail.com geortheodoridis@outlook.com kpapageridis@gmail.com giorgosiakavelas@gmail.com tasosfen@gmail.com |
1.Μηχανική Χημικών Διεργασιών Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 77115207 Έκδοση: 1/2011 : Levenspiel Octave ISBN: 978-960-87655-8-0 Τύπος: Σύγγραμμα Διαθέτης (Εκδότης): ΣΠΥΡΙΔΩΝ ΚΩΣΤΑΡΑΚΗΣ
2.Μηχανική Χημικών Αντιδράσεων & Σχεδιασμός Αντιδραστήρων 4η έκδοση (μετάφραση) H. Scott Fogler, εκδόσεις Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε. (2009) ISBN: 978-960-418-199-5 / [κωδικός εύδοξος: 18549118]
3.J. M. Smith, “Chemical Engineering Kinetics”, McGraw-Hill, New York 1981.
4."Chemical Reactor Analysis and Design Fundamentals", Rawlings, J.B. and Ekerdt, J.G., Nob Hill Publishing, (2002).
5.G. F. Froment and K. B. Bischoff, “Chemical Reactor Analysis and Design”, John Wiley, New York 1979.
6."Chemical Reaction Engineering", Levenspiel, O., Prentice-Hall, John Willey, N.J. (New Edition) "Chemical Engineering Kinetics", Smith, J.M., McGraw-Hill, N.Y. (1981).
7.Μηχανική Χημικών Διεργασιών 3η έκδοση (μετάφραση), J. M. Smith, εκδόσεις Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε. (1997) ISBN: 960-7219-47-3 / [κωδικός εύδοξος: 18548766]
Προφορικές Παραδόσεις (13 εβδομάδες x 3 ώρες Θεωρία και 2 ώρες Εργαστηριακές Ασκήσεις).
Για το Ακαδημαϊκό Έτος 2020-2021, η Θεωρία και το Εργαστήριο του μαθήματος διεξάγεται κάθε Τρίτη (10:00 - 13:00) στην ηλεκτρονική αίθουσα chemeng4 (https://zoom.us/my/uowm.chemeng4).