Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (S2)
specjalność: Inżynieria procesów w technologiach przetwórczych

Sylabus przedmiotu Kinetyka i kataliza reakcji chemcznych:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Inżynieria chemiczna i procesowa
Forma studiów studia stacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Kinetyka i kataliza reakcji chemcznych
Specjalność Eksploatacja instalacji przemysłu petrochemicznego
Jednostka prowadząca Instytut Technologii Chemicznej Nieorganicznej i Inżynierii Środowiska
Nauczyciel odpowiedzialny Rafal Pelka <Rafal.Pelka@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Rafal Pelka <Rafal.Pelka@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW2 45 2,00,70zaliczenie
ćwiczenia audytoryjneA2 15 1,00,30zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Matematyka, fizyka, chemia na poziomie szkoły średniej. Chemia fizyczna, informacje na temat elementów katalizy i zjawisk powierzchniowych.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Student pozna naukowe podstawy najważniejszych przemysłowych procesów katalitycznych.
C-2Student pozna rozwiązania technologiczno-inżynieryjne z zakresu przemysłowych procesów katalitycznych.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
ćwiczenia audytoryjne
T-A-1Termodynamika chemiczna, równowagi chemiczne, równowagi fizyczne - wybrane problemy obliczeniowe i koncepcyjne.2
T-A-2Zjawiska powierzchniowe - wybrane zagadnienia obliczeniowe.2
T-A-3Kinetyka katalitycznych reakcji chemicznych - wybrane zagadnienia obliczeniowe i koncepcyjne.6
T-A-4Praktyczne aspekty katalizy, wybrane technologie katalityczne stosowane w nowoczesnym przemyśle: obliczenia kinetyczne i termochemiczne, elementy projektowania.5
15
wykłady
T-W-1Podstawowe pojęcia kinetyki chemicznej: Ustalanie równania kinetycznego; Wpływ stężenia i temperatury; Równanie Arrheniusa; Interpretacja molekularna zjawisk kinetycznych; Teoria zderzeń; Teoria kompleksu aktywnego. Podstawowe wiadomości z termodynamiki reakcji chemicznych.5
T-W-2Wybrane przykłady kinetyki złożonych reakcji chemicznych. Przybliżenie stanu stacjonarnego. Etap limitujący szybkość. Reakcje pierwszego, drugiego i trzeciego rzędu, reakcje osiągajace stan równowagi, elementarne reakcje równoległe, następcze, reakcje łancuchowe. Reakcje autokatalityczne. Reakcje kontrolowane dyfuzyjnie i aktywacyjnie3
T-W-3Wprowadzenie do katalizy: zjawisko katalizy; aktywność, selektywność i stabilność katalizatorów; podział katalizatorów; porównanie katalizy heterogenicznej i homogenicznej.2
T-W-4Kinetyka reakcji katalitycznych (kataliza heterogeniczna); Etapy reakcji katalitycznej; Podstawowe pojęcia z zakresu adsorpcji na powierzchni ciał stałych; Izotermy adsorpcji dla adsorpcji niedysocjacyjnej, dysocjacyjnej i wieloskładnikowej.4
T-W-5Kataliza homogeniczna.2
T-W-6Kataliza heterogeniczna: podstawy teoretyczne; produkcja katalizatorów. Produkcja związków nieorganicznych i organicznych; ochrona środowiska.7
T-W-7Elektrokataliza. Fotokataliza. Biokataliza.2
T-W-8Projektowanie, rozwój i testowanie katalizatorów. Metody charakteryzacji katalizatorów. Reaktory katalityczne. Regeneracja katalizatorów.5
T-W-9Analiza wybranych procesów katalitycznych stosowanych w praktyce przemysłowej.15
45

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
ćwiczenia audytoryjne
A-A-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-A-2Przygotowanie do zaliczenia5
A-A-3Czytanie literatury przedmiotowej5
25
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.30
A-W-2Czytanie literatury zwiazanej z tematyka wykładów.10
A-W-3Przygotwanie do zaliczeń.10
50

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny.
M-2Ćwiczenia przedmiotowe

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Kolokwium.
S-2Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne.

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_2A_C10-11_W01
Student dysponuje wiedzą z zakresu: terminologii, pojęć i problemów dotyczących zjawisk powierzchniowych i katalizy, preparatyki, budowy i właściwości katalizatorów oraz technologii przetwarzania paliw z zastosowaniem metod katalitycznych, ze szczególnym uwzględnieniem stosowanych w tych metodach katalizatorów.
ICHP_2A_W07, ICHP_2A_W06, ICHP_2A_W05C-2, C-1T-W-3, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-4, T-W-1, T-W-2M-1S-1, S-2

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_2A_C10-11_U01
Student potrafi analizować przemysłowe procesy katalityczne z uwzględnieniem obecnego stanu techniki.
ICHP_2A_U02, ICHP_2A_U12, ICHP_2A_U15, ICHP_2A_U11C-2, C-1T-W-3, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9M-1, M-2S-2

Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_2A_C10-11_K01
Student będzie umiał dobrać katalizator do danego procesu technologicznego. Zrozumie swoją odpowiedzialność przy opracowaniu procesu cząstkowego, który ma wpływ na ekonomię danego zakładu.
ICHP_2A_K04, ICHP_2A_K01, ICHP_2A_K02C-2, C-1T-W-3, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9M-1, M-2S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
ICHP_2A_C10-11_W01
Student dysponuje wiedzą z zakresu: terminologii, pojęć i problemów dotyczących zjawisk powierzchniowych i katalizy, preparatyki, budowy i właściwości katalizatorów oraz technologii przetwarzania paliw z zastosowaniem metod katalitycznych, ze szczególnym uwzględnieniem stosowanych w tych metodach katalizatorów.
2,0
3,060 % prawidłowych odpowiedzi na zaliczeniu pisemnym.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
ICHP_2A_C10-11_U01
Student potrafi analizować przemysłowe procesy katalityczne z uwzględnieniem obecnego stanu techniki.
2,0
3,060% prawidłowych odpowiedzi na zaliczeniu pisemnym.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
ICHP_2A_C10-11_K01
Student będzie umiał dobrać katalizator do danego procesu technologicznego. Zrozumie swoją odpowiedzialność przy opracowaniu procesu cząstkowego, który ma wpływ na ekonomię danego zakładu.
2,0
3,060% prawidłowych odpowiedzi na zaliczeniu pisemnym.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Barbara Grzybowska-Świerkosz, Elementy katalizy heterogenicznej, PWN, 1993
  2. ed. G. Ertl, H.Knoezinger, Handbook of Heterogeous Catalysis, Wiley-VCH, 2000
  3. Jens Hagen, Industrial catalysis : a practical approach, Wiley-VCH, Weinham, 1999
  4. Jacek Molenda, Procesy wodorowe w przemyśle rafineryjno - petrochemicznym, WNT, Warszawa, 1980
  5. ed. J. R. Jennings, Catalytic ammonia synthesis. Fundamentals and Practice, Plenum Press, New York, 1991
  6. Gadi Rothenberg, Catalysis : concepts and green applications, 2017
  7. Arno Behr, Peter Neubert, Applied homogeneous catalysis, 2012

Treści programowe - ćwiczenia audytoryjne

KODTreść programowaGodziny
T-A-1Termodynamika chemiczna, równowagi chemiczne, równowagi fizyczne - wybrane problemy obliczeniowe i koncepcyjne.2
T-A-2Zjawiska powierzchniowe - wybrane zagadnienia obliczeniowe.2
T-A-3Kinetyka katalitycznych reakcji chemicznych - wybrane zagadnienia obliczeniowe i koncepcyjne.6
T-A-4Praktyczne aspekty katalizy, wybrane technologie katalityczne stosowane w nowoczesnym przemyśle: obliczenia kinetyczne i termochemiczne, elementy projektowania.5
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Podstawowe pojęcia kinetyki chemicznej: Ustalanie równania kinetycznego; Wpływ stężenia i temperatury; Równanie Arrheniusa; Interpretacja molekularna zjawisk kinetycznych; Teoria zderzeń; Teoria kompleksu aktywnego. Podstawowe wiadomości z termodynamiki reakcji chemicznych.5
T-W-2Wybrane przykłady kinetyki złożonych reakcji chemicznych. Przybliżenie stanu stacjonarnego. Etap limitujący szybkość. Reakcje pierwszego, drugiego i trzeciego rzędu, reakcje osiągajace stan równowagi, elementarne reakcje równoległe, następcze, reakcje łancuchowe. Reakcje autokatalityczne. Reakcje kontrolowane dyfuzyjnie i aktywacyjnie3
T-W-3Wprowadzenie do katalizy: zjawisko katalizy; aktywność, selektywność i stabilność katalizatorów; podział katalizatorów; porównanie katalizy heterogenicznej i homogenicznej.2
T-W-4Kinetyka reakcji katalitycznych (kataliza heterogeniczna); Etapy reakcji katalitycznej; Podstawowe pojęcia z zakresu adsorpcji na powierzchni ciał stałych; Izotermy adsorpcji dla adsorpcji niedysocjacyjnej, dysocjacyjnej i wieloskładnikowej.4
T-W-5Kataliza homogeniczna.2
T-W-6Kataliza heterogeniczna: podstawy teoretyczne; produkcja katalizatorów. Produkcja związków nieorganicznych i organicznych; ochrona środowiska.7
T-W-7Elektrokataliza. Fotokataliza. Biokataliza.2
T-W-8Projektowanie, rozwój i testowanie katalizatorów. Metody charakteryzacji katalizatorów. Reaktory katalityczne. Regeneracja katalizatorów.5
T-W-9Analiza wybranych procesów katalitycznych stosowanych w praktyce przemysłowej.15
45

Formy aktywności - ćwiczenia audytoryjne

KODForma aktywnościGodziny
A-A-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-A-2Przygotowanie do zaliczenia5
A-A-3Czytanie literatury przedmiotowej5
25
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.30
A-W-2Czytanie literatury zwiazanej z tematyka wykładów.10
A-W-3Przygotwanie do zaliczeń.10
50
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięICHP_2A_C10-11_W01Student dysponuje wiedzą z zakresu: terminologii, pojęć i problemów dotyczących zjawisk powierzchniowych i katalizy, preparatyki, budowy i właściwości katalizatorów oraz technologii przetwarzania paliw z zastosowaniem metod katalitycznych, ze szczególnym uwzględnieniem stosowanych w tych metodach katalizatorów.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_2A_W07ma wiedzę o trendach rozwojowych z zakresu różnych procesów przemysłowych związanych z operacjami i procesami inżynierii chemicznej, dotyczącą ukończonej specjalności
ICHP_2A_W06ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę związaną z kluczowymi zagadnieniami inżynierii chemicznej i procesowej w zakresie ukończonej specjalności
ICHP_2A_W05ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę szczegółową obejmującą kluczowe operacje i procesy z zakresu wybranej specjalności kierunku studiów inżynieria chemiczna i procesowa
Cel przedmiotuC-2Student pozna rozwiązania technologiczno-inżynieryjne z zakresu przemysłowych procesów katalitycznych.
C-1Student pozna naukowe podstawy najważniejszych przemysłowych procesów katalitycznych.
Treści programoweT-W-3Wprowadzenie do katalizy: zjawisko katalizy; aktywność, selektywność i stabilność katalizatorów; podział katalizatorów; porównanie katalizy heterogenicznej i homogenicznej.
T-W-5Kataliza homogeniczna.
T-W-6Kataliza heterogeniczna: podstawy teoretyczne; produkcja katalizatorów. Produkcja związków nieorganicznych i organicznych; ochrona środowiska.
T-W-7Elektrokataliza. Fotokataliza. Biokataliza.
T-W-8Projektowanie, rozwój i testowanie katalizatorów. Metody charakteryzacji katalizatorów. Reaktory katalityczne. Regeneracja katalizatorów.
T-W-9Analiza wybranych procesów katalitycznych stosowanych w praktyce przemysłowej.
T-W-4Kinetyka reakcji katalitycznych (kataliza heterogeniczna); Etapy reakcji katalitycznej; Podstawowe pojęcia z zakresu adsorpcji na powierzchni ciał stałych; Izotermy adsorpcji dla adsorpcji niedysocjacyjnej, dysocjacyjnej i wieloskładnikowej.
T-W-1Podstawowe pojęcia kinetyki chemicznej: Ustalanie równania kinetycznego; Wpływ stężenia i temperatury; Równanie Arrheniusa; Interpretacja molekularna zjawisk kinetycznych; Teoria zderzeń; Teoria kompleksu aktywnego. Podstawowe wiadomości z termodynamiki reakcji chemicznych.
T-W-2Wybrane przykłady kinetyki złożonych reakcji chemicznych. Przybliżenie stanu stacjonarnego. Etap limitujący szybkość. Reakcje pierwszego, drugiego i trzeciego rzędu, reakcje osiągajace stan równowagi, elementarne reakcje równoległe, następcze, reakcje łancuchowe. Reakcje autokatalityczne. Reakcje kontrolowane dyfuzyjnie i aktywacyjnie
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny.
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Kolokwium.
S-2Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,060 % prawidłowych odpowiedzi na zaliczeniu pisemnym.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięICHP_2A_C10-11_U01Student potrafi analizować przemysłowe procesy katalityczne z uwzględnieniem obecnego stanu techniki.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_2A_U02potrafi porozumiewać się w środowisku zawodowym oraz w innych środowiskach, także języku obcym w zakresie inżynierii chemicznej i procesowej
ICHP_2A_U12potrafi ocenić przydatność i możliwość wykorzystania nowych procesów, metod badawczych i rozwiązań technicznych w zakresie ukończonej specjalności
ICHP_2A_U15potrafi wykorzystywać nabytą wiedzę do krytycznej analizy i oceny funkcjonowania rozwiązań technicznych stosowanych w realizowanych procesach w zakresie ukończonej specjalności
ICHP_2A_U11potrafi weryfikować koncepcje rozwiązań inżynierskich w odniesieniu do stanu wiedzy w inżynierii chemicznej i procesowej a w szczególności w zakresie swojej specjalności
Cel przedmiotuC-2Student pozna rozwiązania technologiczno-inżynieryjne z zakresu przemysłowych procesów katalitycznych.
C-1Student pozna naukowe podstawy najważniejszych przemysłowych procesów katalitycznych.
Treści programoweT-W-3Wprowadzenie do katalizy: zjawisko katalizy; aktywność, selektywność i stabilność katalizatorów; podział katalizatorów; porównanie katalizy heterogenicznej i homogenicznej.
T-W-5Kataliza homogeniczna.
T-W-6Kataliza heterogeniczna: podstawy teoretyczne; produkcja katalizatorów. Produkcja związków nieorganicznych i organicznych; ochrona środowiska.
T-W-7Elektrokataliza. Fotokataliza. Biokataliza.
T-W-8Projektowanie, rozwój i testowanie katalizatorów. Metody charakteryzacji katalizatorów. Reaktory katalityczne. Regeneracja katalizatorów.
T-W-9Analiza wybranych procesów katalitycznych stosowanych w praktyce przemysłowej.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny.
M-2Ćwiczenia przedmiotowe
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,060% prawidłowych odpowiedzi na zaliczeniu pisemnym.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięICHP_2A_C10-11_K01Student będzie umiał dobrać katalizator do danego procesu technologicznego. Zrozumie swoją odpowiedzialność przy opracowaniu procesu cząstkowego, który ma wpływ na ekonomię danego zakładu.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_2A_K04potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub innych zadania
ICHP_2A_K01posiada świadomość potrzeby ciągłego kształcenia i doskonalenia zawodowego, potrafi inspirować i organizować proces uczenia się innych osób
ICHP_2A_K02ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżynierskiej, w tym jej wpływu na środowisko, i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje
Cel przedmiotuC-2Student pozna rozwiązania technologiczno-inżynieryjne z zakresu przemysłowych procesów katalitycznych.
C-1Student pozna naukowe podstawy najważniejszych przemysłowych procesów katalitycznych.
Treści programoweT-W-3Wprowadzenie do katalizy: zjawisko katalizy; aktywność, selektywność i stabilność katalizatorów; podział katalizatorów; porównanie katalizy heterogenicznej i homogenicznej.
T-W-5Kataliza homogeniczna.
T-W-6Kataliza heterogeniczna: podstawy teoretyczne; produkcja katalizatorów. Produkcja związków nieorganicznych i organicznych; ochrona środowiska.
T-W-7Elektrokataliza. Fotokataliza. Biokataliza.
T-W-8Projektowanie, rozwój i testowanie katalizatorów. Metody charakteryzacji katalizatorów. Reaktory katalityczne. Regeneracja katalizatorów.
T-W-9Analiza wybranych procesów katalitycznych stosowanych w praktyce przemysłowej.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny.
M-2Ćwiczenia przedmiotowe
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Kolokwium.
S-2Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,060% prawidłowych odpowiedzi na zaliczeniu pisemnym.
3,5
4,0
4,5
5,0