Detail předmětu

Systémové inženýrství II

FSI-KS2Ak. rok: 2011/2012

Předmět doplňuje znalosti nabyté v dílčích předmětech specializace. Uvádí systematický přehled nejdůležitějších linek z hlavních oblastí procesního průmyslu (tj. zejména průmysl zpracování ropy a zemního plynu, chemický a petrochemický průmysl, cementárenský potravinářský, farmaceutický a kosmetický průmysl, ekologické a výrobní linky speciálního zaměření) se stručným historickým přehledem o vývoji koncepce linek ve srovnání s dnešním stavem. V kursu jsou studenti seznámeni se základy kinetiky chemických reakcí a navrhování reaktorů. Současně je na řade příkladů a výpočtových řešeních konkrétních průmyslových aplikací demonstrována u těchto linek problematika tvorby a komplexního posouzení jejich koncepce a možností, spolu s hodnocením možností jednotlivých zařízení a jejich vlivu na vlastnosti výrobní linky.


.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav procesního inženýrství (ÚPI)

Výsledky učení předmětu

Posluchači získají schopnost aplikovat dříve získané znalosti zákonitostí fyzikálních a chemických dějů pro navrhování technologických procesů a kvalifikovaně rozhodovat v případe možností variantních řešení.
Získají orientace ve složitosti požadavku výroby a ochrany životního prostředí.
Cílem kursu je, aby posluchači získali přehled o nejdůležitějších linkách procesního průmyslu a osvojili si metodiku tvorby koncepce výrobní linky, jejího bilancování a komplexního posouzení vhodnosti pro daný záměr.

Prerekvizity

Základní znalosti z procesního inženýrství, zejména znalost fyzikální chemie, termomechaniky, tepelných, hydraulických a difuzních pochodů.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Výuka probíhá v účebně vybavené počítači. Účast je kontrolována

Způsob a kritéria hodnocení

Zápočet. K zápočtu je předkládána semestrální práce k vybranému tematu, jímž se rozšiřuje problematika probíraná během výukového období.
Zápočet je udělován na základě pravidelné účasti na cvičeních a projevů studenta na cvičeních prokazujících, že již během výukového období získal základní znalosti z předmětu.

Zkouška se skládá z části písemné a ústní části. Při ústní zkoušce student zdůvodní řešení výpočtové úlohy a prokáže znalosti odpřednášené látky.

Podmínky pro udělení zápočtu:
Aktivní účast ve cvičeních, písemný test (výborně - 29 až 34 bodů, velmi dobře - 23 až 28 bodů, dobře - 17 až 22 bodů, nevyhověl - méně než 17 bodů).

Osnovy výuky

1. Úvod, postavení chemického průmyslu v ČR a surovinová základna
2. Základní procesy zpracování ropy a petrochemického průmyslu
3. Základní petrochemické procesy a vybrané technologie chemického, potravinářského, farmaceutického a stavebního průmyslu
4. Zásady pro navrhování aparátů pro jednotkové operace v chemickém průmyslu
5. Úvod do reakční kinetiky a navrhování reaktorů

Učební cíle


Cílem kursu je získání přehledu o nejdůležitějších linkách procesního prumyslu a osvojení si metodiky tvorby koncepce výrobní linky, jejího bilancování a komplexního posouzení vhodnosti pro daný zámer. Studenti získají schopnost aplikovat dříve nabyté znalosti fyzikálních a chemických zákonitostí na koncepci linky a rozhodovat v prípade možností variantních rešení.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Výuka je prováděna v počítačové laboratoři.
Účast ve výuce je kontrolována.

Základní literatura

Felder R., M., Rosseau, R.,W., Elementary Principles of Chemical Processes, third edition, 2005, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken–NJ (USA), ISBN 0-471-68757-X (EN)
Santoleri J., J., Reynolds J. and Theodore L., Introduction to Hazardous Waste Incineration“, Second Edition, 2000, John Wiley & Sons, New York, ISBN 0-471-011790-6 (EN)
Shackley, S., Gough, C., Carbon Capture and its Storage, An Integrated Assessment, 2006, Ashgate Publishing Ltd, Aldershot, UK, ISBN:0 7546 4499 5 (EN)

Doporučená literatura

Babinec, F.: Aplikovaná fyzikální chemie,VUT Brno, 1981
Kizlink, J.: Technologie chemických látek I. a II. díl, FCH, VUT Brno, 2001
Perry, J.: Chemical Engineers´ Handbook, Mc Graw Hill, New York, 1997

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-PRI , 1 ročník, letní semestr, povinný
    obor M-PRI , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc.

Osnova

1)Úvod do výrobních linek, postavení chemického průmyslu v ČR, principy, rozdělení postupů, surovinová základna chemického průmyslu.
2)Základní postupy zpracování ropy. Těžba a produkce ropy, postupy primárního zpracování ropy (odvodnění, destilace, hydrogenační zpracování, rozpouštědlová rafinace)
3)Základní postupy sekundárného a hloubkového zpracování ropy. (hydrokrakování, katalytické krakování, katalytický reforming, parciální oxidace, atd..)
4)Fyzikální vlastnosti ropných frakcí, jejich určování na základě destilační analýzy
5)Principy navrhování proces katalytického reformingu benzinu, zvláště katalytických reaktorů, jako přiklad hledání a volby alternativních řešení technologické linky
6)Základní procesy zpracování zemního plynu . reakční podmínky a navrhování zařízení pro parní reformování zemního plynu k výrobě vodíku a syntézních plynů pro získání amoniaku nebo metanolu. Výroba dusíkatých umělých hnojiv
7)Základní procesy petrochemického průmyslu, zvláště pyrlýza lehkého bezimnu k výrobě etylenu a propylenu. Využití produktů pyrolýzy k výrobě plastických hmot.
8)Technologie a zařízení v průmyslu výroby cementu a vápna. Keramický průmysl.
9)Důležití technologie uplatňované v ekologii. Principy navrhování zařízení pro čištění spalin ze spalovacích zařízení plynných exhalací a tuhých odpadů,
Specifické vlastnosti zařízení pro biotechnologické procesy.
10)Vybrané technologie spotřebního průmyslu (sklářský, keramický, papírenský, mlékárenský průmysl)
11)Zařízení potravinářského, kometického a farmaceutického průmyslu.
12)Úvod do kinetiky chemických reakcí a navrhování reaktorů
13)Základní vlastnosti ideálních typů reaktorů (ideální míchaný kontinuální nebo vsázkový reaktor, trubkový reaktoru s pístovým tokem, pracující v adiabatickém nebo izotermickém režimu) a principy jejich navrhování.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc.

Osnova

1)Bilancování technologických uzlů v ustáleném pracovním stavu (krystalizace)
2)Bilancování technologických uzlů v neustáleném pracovním stavu. Příklady výpočtu časové změny koncentrace látek v různých typech zařízení.
3)Způsoby stanovení hlavních fyzikálních a transportních vlastností uhlovodíků a uhlovodíkových frakcí.
4)Analýza pracovních podmínek procesu katalytického reformingu benzinu.
5)Označování měřících čidel a regulačních obvodů ve strojně-technologických schématech
6)Výpočet technologické linky parního reformování zemního plynu k výrobě vodíku (primární reformer).
7)Výpočet technologické linky parního reformování zemního plynu (reaktor konverze CO, rovnováha a výpočet reaktoru).
8)Zpracování materiálové a tepelné bilance procesu zplyňování biomasy
9)Bilance aparátu VENTURI v bloku mokré vypírky pro čištění spalin
10)Výpočet adibatického ohřevu při katalytické oxidaci uhlovodíků
11)Výpočet stupně konverze při katalytické oxidaci uhlovodíků v různých typech reaktorů
12)Hydraulický výpočet katalytických reaktorů s axiálním a radiálním tokem.
13)Využití kyslíkové bilance pro určování průtoku spalin