Detail předmětu

Technologické linky zpracovatelského průmyslu

FSI-KS2Ak. rok: 2016/2017

Předmět „Technologické linky zpracovatelského průmyslu“ bezprostředně navazuje na znalosti získané v předmětu Inženýrská termodynamika a z časového hlediska je v rámci jednoho semestru rozdělena na dvě etapy. První část rozšiřuje předchozí znalosti posluchačů o termodynamických zákonitostech pro soustavy s probíhajícími fyzikálně-chemickými ději o přístup z hlediska kinetického průběhu dějů. Jsou analyzovány faktory ovlivňující průběh fyzikálně-chemických dějů v reaktorech různého typu. Součástí výuky je bilancování technologických uzlů v neustáleném stavu z hlediska akumulace hmoty a tepla.
Cílem druhé části kursu je, aby posluchači získali přehled o nejdůležitějších linkách procesního a zpracovatelského průmyslu. Je demonstrován přístup k navrhování strojně-technologického řešení vzorových technologií. Pozornost je věnována především technologiím uplatňovaným v průmyslu zpracování ropy, petrochemii, cementárenském průmyslu a technologiím sloužícím pro zpracování a energetické využití komunálních a průmyslových odpadů.

.

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 případě možností variantních řešení.
Cílem kursu je, aby posluchači získali přehled o nejdůležitějších technologiích procesního průmyslu a osvojili si metodiku tvorby koncepce výrobní linky, jejího bilancování a komplexního posouzení vhodnosti pro daný záměr.

Prerekvizity

Základní znalosti z termomechaniky a termodynamiky, zejména znalost výpočtů tepelných projevů a podmínek rovnováhy fyzikálních a chemických dějů. Znalosti hydraulických a difuzních pochodů. Schopnost provádět stechiometrické výpočty chemických dějů.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. Na cvičeních pracují studenti na počítačích a řeší samostatně problémy, které jsou převážně spojeny se semestrální prací

Způsob a kritéria hodnocení

K zápočtu je předkládána semestrální práce, jejíž téma je zadáno během výukového období. Hlavní úkoly semestrální práce jsou postupně probírány na cvičeních. Klasifikovaný zápočet je dále udělován na základě pravidelné účasti na cvičeních a projevů studenta na cvičeních a úspěšného písemného testu prokazujícího získané znalosti z předmětu.
Celkové hodnocení zohledňuje rovněž výsledky několika písemných testů během semestru a úroveň zpracování semestrální práce.

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 průmyslu a osvojení si metodiky návrhu strojně-technologického řešení výrobní linky, jejího bilancování a komplexního posouzení vhodnosti pro daný záměr. Studenti získají schopnost posuzovat alternativní strojně-technologických řešení modelových případů zpracovatelského průmyslu
Na řadě 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.

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

Výuka probíhá formou přednášek (2 hodiny) prezentovaných v posluchárně s vhodným prezentačním prostředkem. Doprovodný text v elektronické podobě mají studenti k dispozici. Cvičení (2 hodiny) probíhají v určené učebně a navazují na odpřednášenou látku. Účast na cvičeních 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)
Riazi, M.R., Characterization and properties of petroleum fractions. ASTM International, 1st edition, West Conshohocken, PA (USA),.2005, ISBN 407-0-8031-3361-8 (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) Principy bilancování technologických uzlů v ustáleném a neustáleném stavu.
2) Termodynamické a kinetické faktory ovlivňující výsledek fyzikálně-chemických procesů.
3) Základní typy reaktorů. Bilanční rovnice vsázkových, trubkových reaktorů a ideálně míchaných průtočných reaktorů.
4) Rychlostní rovnice, řád reakce, adiabatický ohřev, přiblížení k rovnováze, výkon chemických reaktorů.
5) 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.
6) Výroba amoniaku a dusíkatých umělých hnojiv. Provozní podmínky a strojně-technologické řešení průmyslových realizací.
7) Základní postupy zpracování ropy. Těžba a produkce ropy, postupy primárního zpracování ropy (destilace, hydrogenační zpracování).
8) Základní postupy sekundárního a hloubkového zpracování ropy (hydrokrakování, katalytické krakování, parciální oxidace, koksování, atd.). Podmínky pro navrhování zařízení pro proces katalytického reformingu benzinu jako přiklad hledání a volby alternativních řešení technologické linky.
9) Fyzikální vlastnosti ropných frakcí, jejich určování na základě destilační analýzy.
10) Základní procesy petrochemického průmyslu, zvláště pyrolýza ropných frakcí k výrobě etylenu a propylenu. Využití produktů pyrolýzy k výrobě plastických hmot.
11) Technologie a zařízení pro termické zpracování komunálních a nebezpečných průmyslových odpadů.
12) Čištění odpadních vod a zpracování kalů z čistíren odpadních vod.
13) Technology and industrial plants for cement and lime manufacture.
.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Brummer, Ph.D.

Osnova

1) Bilancování technologických uzlů v ustáleném stavu.
2) Bilancování technologických uzlů v neustáleném stavu s akumulací hmoty a tepla . Příklady výpočtu časové změny koncentrace látek nebo teploty v systémech za neustáleného stavu.
3) Výpočet výtěžků chemických reakcí uskutečněných v různých typech reaktorů
4) Výpočet materiálové a tepelné bilance hlavních aparátů technologické linky parního reformování zemního plynu k výrobě vodíku (blok konverze metanu, primární reformer, reaktor).
5) Výpočet materiálové a tepelné bilance hlavních aparátů technologické linky Výpočet technologické linky parního reformování zemního plynu k výrobě vodíku (blok konverze CO a dělení plynů).
6) Návrh kompresoru a ventilátorů pro dopravu vzduchu a spalin (ve vztahu k analyzovanému procesu parního reformování zemního plynu)
7) Způsoby stanovení hlavních fyzikálních a transportních vlastností uhlovodíků a uhlovodíkových frakcí.
8) Bilance aparátu VENTURI v bloku mokré vypírky v technologii termického zpracování odpadů.
9) Výpočet adiabatického ohřevu a stupně konverze při katalytické oxidaci uhlovodíků
10) Hydraulický výpočet katalytických reaktorů s axiálním a radiálním tokem.
11) Využití kyslíkové bilance pro určování průtoku spalin
12) Označování měřících čidel a regulačních obvodů ve strojně-technologických schématech
13) Demonstrace práce s odběrovou soupravou při emisním měření pro odběr plynů s respektováním izokinetického principu při odběru vzorků.