W racham części wykładowej omawiane są następujące treści:

1. Reaktory heterofazowe – wprowadzenie: definicja procesów heterofazowych, klasyfikacja reaktorów ze względu na liczbę i stan skupienia faz oraz sposób ich kontaktowania. Znaczenie reaktorów heterofazowych w inżynierii chemicznej i procesowej. 2. Reaktory homofazowe (powtórzenie i usystematyzowanie wiedzy): przypomnienie podstawowych modeli reaktorów idealnych, równań bilansowych masy i energii oraz ich znaczenie jako punktu odniesienia w analizie reaktorów heterofazowych. 3. Rodzaje reaktorów heterofazowych: systematyka reaktorów heterofazowych gaz–ciecz, gaz–ciało stałe, ciecz–ciało stałe oraz układów wielofazowych. Charakterystyka zasad działania i obszarów zastosowań poszczególnych typów reaktorów. 4. Reaktory katalityczne: podstawy reakcji katalitycznych, rola katalizatora w procesach heterofazowych, klasyfikacja reaktorów katalitycznych oraz ich zastosowanie przemysłowe. 5. Katalizatory w procesach heterofazowych: idea katalizy heterogenicznej, mechanizm działania katalizatora, rodzaje katalizatorów stosowanych w procesach heterofazowych, metody preparacji katalizatorów, podstawowe parametry charakteryzujące katalizatory (aktywność, selektywność, trwałość) oraz metody badań i charakteryzacji katalizatorów. 6. Adsorpcja i kinetyka reakcji katalitycznych: zjawiska adsorpcji i desorpcji reagentów, modele kinetyczne reakcji katalitycznych oraz wpływ parametrów procesu na szybkość reakcji. 7. Dyfuzja wewnętrzna w procesach katalitycznych: transport masy w porowatej strukturze katalizatora, opory dyfuzyjne oraz ich wpływ na szybkość reakcji i efektywność katalizatora. 8. Dyfuzja zewnętrzna w procesach katalitycznych: transport masy pomiędzy fazą płynną lub gazową a powierzchnią katalizatora, opory przejmowania masy oraz ich wpływ na przebieg procesu reakcyjnego. 9. Bilansowanie reaktorów katalitycznych: równania bilansowe masy i energii dla reaktorów katalitycznych, modele matematyczne pracy reaktorów oraz podstawy ich projektowania i skalowania. 10. Dezaktywacja katalizatorów: mechanizmy dezaktywacji katalizatorów, wpływ dezaktywacji na pracę reaktora oraz podstawowe metody ograniczania i regeneracji katalizatorów. 11. Reakcje niekatalityczne: charakterystyka heterofazowych reakcji niekatalitycznych, kinetyka reakcji oraz modele opisujące przebieg procesów. 12. Reaktory heterofazowe płyn–płyn: zasady kontaktowania faz ciekłych, kinetyka reakcji w układach płyn–płyn, równania bilansowe oraz podstawy projektowania reaktorów płyn–płyn. 13. Reaktory fluidyzacyjne: podstawy fluidyzacji, charakterystyka reaktorów ze złożem fluidalnym, hydrodynamika złoża oraz zastosowania przemysłowe. 14. Reaktory trójfazowe oraz inne typy reaktorów heterofazowych: charakterystyka reaktorów gaz–ciecz–ciało stałe, reaktorów membranowych, biochemicznych oraz mikroreaktorów. 15. Bezpieczeństwo procesów reaktorowych: identyfikacja zagrożeń w procesach heterofazowych oraz podstawowe zasady bezpiecznego projektowania i eksploatacji reaktorów chemicznych.

Ćwiczenia mają charakter rachunkowy i problemowy oraz polegają na samodzielnym i zespołowym rozwiązywaniu zadań obliczeniowych związanych z analizą procesów zachodzących w reaktorach heterofazowych. Obejmują one zagadnienia dotyczące sprzężenia kinetyki reakcji chemicznej z transportem masy w układach heterofazowych, w szczególności w procesach katalitycznych. Rozwiązywane problemy dotyczą oceny wpływu oporów dyfuzji wewnętrznej i zewnętrznej na szybkość reakcji, interpretacji kryteriów bezwymiarowych stosowanych w analizie procesów heterofazowych oraz wyznaczania parametrów charakteryzujących efektywność pracy katalizatora.

W ramach ćwiczeń analizowane są także zagadnienia związane z transportem masy w porowatej strukturze katalizatora, doborem parametrów geometrycznych ziaren katalizatora oraz oceną ich wpływu na przebieg procesu reakcyjnego i warunki hydrodynamiczne złoża. Szczególny nacisk kładziony jest na inżynierską interpretację wyników obliczeń, identyfikację dominujących oporów procesu oraz ich znaczenie w projektowaniu i eksploatacji reaktorów heterofazowych.

Wykonanie projektu reaktora heterofazowego do adsorpcji CO2 z reakcją chemiczną. Dobór aparatury oraz urządzeń kontrolno-pomiarowych do prowadzenia procesu 

Pozytywna ocena z kolokwium zaliczeniowego  Uzyskanie 60% punktów z kolokwium.

Warunkiem zaliczenia ćwiczeń jest samodzielne rozwiązanie problemu rachunkowo-projektowego z zakresu inżynierii reaktorów heterofazowych, obejmujące analizę ilościową oraz inżynierską ocenę uzyskanych wyników w kontekście projektowania i eksploatacji reaktorów heterofazowych.

Poprawne przygotowanie i  obrona projektu (prezentacja). 

1) Zaliczenie pisemne - część wykładowa (kolokwium / egzamin)
Ocena pozytywna, gdy student:

• poprawnie formułuje i analizuje bilanse materiałowe i energetyczne dla reaktorów heterofazowych, z uwzględnieniem reakcji chemicznych oraz zjawisk transportu masy i ciepła;
• identyfikuje i interpretuje wpływ parametrów procesowych na przebieg i efektywność procesów heterofazowych;
• stosuje i interpretuje wielkości oraz kryteria bezwymiarowe wykorzystywane w analizie procesów reaktorowych.

2) Ćwiczenia rachunkowe
Ocena pozytywna, gdy student:

• wykonuje poprawne obliczenia ilościowe związane z analizą procesów zachodzących w reaktorach heterofazowych, w szczególności w zakresie sprzężenia kinetyki reakcji z transportem masy;
• analizuje wpływ oporów dyfuzji wewnętrznej i zewnętrznej na szybkość reakcji i bilanse procesu;
• interpretuje uzyskane wyniki w kontekście ograniczeń transportowych i ich znaczenia dla pracy reaktora

3) Projekt i prezentacja projektu
Ocena pozytywna, gdy student:

• opracował koncepcję reaktora heterofazowego lub procesu heterofazowego, opartą na analizie bilansów materiałowych i energetycznych;
• dobrał i uzasadnił parametry procesu z uwzględnieniem zjawisk transportu masy i ciepła;
• przedstawił i obronił przyjęte rozwiązania projektowe, wykazując umiejętność inżynierskiej interpretacji wyników obliczeń.

1) Zaliczenie pisemne (kolokwium / egzamin)
Ocena pozytywna, gdy student:

• zna podstawowe zasady projektowania i doboru reaktorów heterofazowych oraz aparatury procesowej;
• identyfikuje parametry wpływające na przebieg, stabilność i dynamikę procesów reakcyjnych;

rozumie rolę kontroli i regulacji w zapewnieniu prawidłowego przebiegu reakcji chemicznych i biochemicznych.
2) Ćwiczenia rachunkowe
Ocena pozytywna, gdy student:

• analizuje wpływ zmian parametrów procesowych na pracę reaktorów heterofazowych;
• interpretuje wyniki obliczeń w kontekście efektywności i stabilności procesu;
• formułuje ogólne wnioski dotyczące optymalizacji warunków prowadzenia reakcji.

3) Projekt i prezentacja projektu
Ocena pozytywna, gdy student:

• opracował koncepcję reaktora heterofazowego lub aparatury procesowej odpowiednią do danego procesu;
• zaproponował i uzasadnił ogólne założenia projektowe, w tym dobór typu reaktora i podstawowych parametrów pracy;
• odniósł przyjęte rozwiązania do wymagań stabilnego prowadzenia procesu oraz możliwości jego kontroli;
• zaprezentował i obronił projekt, wykazując zrozumienie inżynierskich aspektów projektowania reaktorów heterofazowych.

1) Zaliczenie pisemne (kolokwium / egzamin)
Ocena pozytywna, gdy student:

• identyfikuje i formułuje problemy badawcze związane z procesami zachodzącymi w reaktorach heterofazowych;
• wskazuje kluczowe zjawiska chemiczne, transportowe i hydrodynamiczne istotne dla ich opisu i analizy.

2) Ćwiczenia rachunkowe / problemowe
Ocena pozytywna, gdy student:

• analizuje problemy inżynierskie i badawcze dotyczące reaktorów heterofazowych, identyfikując zmienne, parametry i ograniczenia procesu;
• interpretuje wyniki analiz w celu określenia kierunków dalszych badań.

3) Projekt i prezentacja projektu
Ocena pozytywna, gdy student:

• definiuje problem badawczy związany z analizą lub projektowaniem reaktora heterofazowego;
• określa cel i zakres zagadnienia, integrując aspekty chemiczne, fizyczne i inżynierskie;
• uzasadnia sformułowany problem badawczy w sposób interdyscyplinarny.