617-3011/01 – Modelování chemicko-technologických procesů (MCHTP)
| Garantující katedra | Katedra chemie | Kredity | 2 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Marek Večeř, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Marek Večeř, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2016/2017 | Rok zrušení | 2020/2021 |
| Určeno pro fakulty | USP | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cíle předmětu:
- používat základní znalosti z oblasti fyzikální chemie, procesního a reaktorového inženýrství při modelování technologických procesů v prostředí Aspen Engineering Suite,
- ozřejmit principy základních modelů jednotkových operací a postupů při práci s nimi,
- komentovat komplexní problematiku difuzně separačních pochodů, chemických reaktorů, (ale také jednodušších jednotkových operací),
- ukázat základy online modelování.
Získané znalosti:
- schopnost rozpoznat technologický problém a navrhnout strategii jeho řešení
- schopnost charakterizovat podmínky chemických reakcí a zvolit vhodný typ reaktoru k jejich provedení
- schopnost zvolit vhodnou metodu pro výpočet fyzikálních vlastností zúčastněných složek na základě znalostí jejich chemické povahy
Získané dovednosti:
- schopnost navrhnout konstrukční parametry zařízení,
- schopnost provést simulační a optimalizační výpočet na stávajícím zařízení s ohledem na proměnné parametry vstupních parametrů,
- schopnost online monitoringu samostatných jednotkových operací nebo jednodušších procesů,
- schopnost aplikovat získané teoretické poznatky na složitější technologické procesy.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Předmět svým zaměřením navazuje na předměty Procesní inženýrství a Fyzikální chemie. V jeho rámci budou probrány kontexty problémů sdílení tepla, hmoty i hybnosti a s nimi spojených jednotkových operací. Absolvent předmětu zvládne práci se složitým prostředím simulačního programu Aspen Engineering Suite, dokáže samostatně modelovat jednoduché technologické problémy a provádět optimalizační a parametrické studie.
Povinná literatura:
VEČEŘ Marek. Modelování chemicko-technologických procesů v prostředí Aspen. E-learningová opora pro rok 2013-2014.
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Vypracování a prezentace semestrálního projektu.
Prerekvizity
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Úvod do modelování chemicko technologických celků, historický vývoj, členění modelů, dostupné komerční nástroje.
2. Aspen Plus – uživatelské rozhraní, základní vstupy, přehled dostupných modelů jednotkových operací.
3. Fyzikální vlastnosti složek, termodynamické modely, základní analýza vlastností složek.
4. Difuzně separační procesy, model RadFrac.
5. Chemické reaktory, přehled modelů s příklady použití.
6. Citlivostní analýza a konstrukční výpočet v simulaci procesu, sledování vztahů mezi procesními proměnnými.
7. Externí výpočty s využitím Fortranu nebo Excelu.
8. Výměníky tepla, konstrukční a simulační výpočet.
9. Kompresory, čerpadla a další modely pro změnu tlaku.
10. Modely manipulátorů, způsoby použití a dostupně informace.
11. Modely pro simulace procesů s pevnými složkami, třídiče, filtry, sušárny apod.
12. Složitější přístupy k modelování procesů, uživatelské modely a hierarchie.
13. Modelování a optimalizace procesu v reálném čase, Aspen on line.
14. Shrnutí učiva.
Praktická cvičení:
1. Seznámení s uživatelským prostředím, vytváření bilančních schémat procesů, vyhledávání složek.
2. Vyhledávání fyzikálních vlastností čistých složek, binárních a ternárních směsí.
3. Základní bilanční výpočty, bilance s chemickou reakcí, energetické bilance, schéma výroby kuménu a cyklohexanu.
4. Dělení směsi metanol-voda, separace směsi nízkomolekulárních uhlovodíků, model RadFrac.
5. Stechiometrický reaktor, výtěžkový reaktor, rovnovážný reaktor, vsádkový reaktor, reaktor s pístovým tokem, kontinuálně míchaný průtočný reaktor, srovnání modelů pro výpočet esterifikace.
6. Citlivostní analýza a návrhový výpočet v procesu výroby kuménu a cyklohexanu.
7. Externí výpočty: výpočet tlakové ztráty v procesu výroby kuménu, výpočet poměru reaktantů při parní reformaci metanu.
8. Teplotní profily výměníků, srovnání postupů výpočtu s modely Heater a HeatX.
9. Model regulace tlaku při výrobě kuménu a cyklohexanu. Manipulátory a měřící uzly.
10. Průběžná kontrola práce na semestrálním projektu a diskuze problémů.
11. Fyzikální vlastnosti nekonvenčních pevných látek, výpočet sušárny, odlučování pevných částic ze směsi plynu, pyrolýza uhlí.
12. Složitější procesy, termická dehydratace kyseliny ftalové, výroba amoniaku
13. Dynamické analýza procesu výroby cyklohexanu.
14. Prezentace projektů.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.