Detail předmětu
Technologické linky zpracovatelského průmyslu
FSI-KS2 Ak. rok: 2019/2020 Letní semestr
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 ději v zařízeních technologických linek o přístup z hlediska kinetického průběhu dějů. Jsou analyzovány faktory ovlivňující průběh 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
6
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Posluchači získají schopnost aplikovat dříve získané znalosti zákonitostí průběhu dějů v zařízeních technologických linek 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 fyzikálních a chemických dějů. Znalosti hydraulických a difuzních pochodů.
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. Zápočet je udělován na základě pravidelné účasti na cvičeních a projevů studenta na cvičeních a úspěšného písemného závěrečného testu prokazujícího získané znalosti z předmětu.
Výsledky semestrálních prací jsou prezentovány studenty formou krátkých připravených prezentací.
Zkouška se skládá z části písemné a z části ústní. V části písemné musí absolvent prokázat schopnost samostatného řešení zadané výpočtové úlohy dotýkající se rozsahu výuky. Při ústní zkoušce student zdůvodní řešení výpočtové úlohy a prokáže znalosti odpřednášené látky. Celkové hodnocení zohledňuje rovněž výsledky několika písemných testů během semestru a úroveň zpracování semestrální práce.
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. Účast na přednáškách je doporučená. Cvičení (2 hodiny) probíhají v určené učebně a navazují na odpřednášenou látku. Účast na cvičeních je povinná a je kontrolována.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program M2I-P: Strojní inženýrství, magisterský navazující
obor M-PRI: Procesní inženýrství, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1) Principy bilancování technologických uzlů v ustáleném stavu a neustáleném stavu.
2) Termodynamické a kinetické faktory ovlivňující výsledek procesů v reaktorech a zařízení technologických linek.
3) Základní typy reaktorů. Bilanční rovnice vsázkových, trubkových reaktorů a ideálně míchaných průtočných reaktorů.
4) Bilancování neustálených soustav s akumulací hmoty a tepla
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) Technologie a zařízení v průmyslu výroby cementu a vápna. Keramický průmysl.
Cvičení s počítačovou podporou
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1) Výpočet fázové rovnováhy dvousložkové směsi.
2) Výpočet aktivitních koeficientů metodou Van Laar.
3) Výpočet materiálové a tepelné bilance hlavních aparátů technologické linky parního reformování zemního plynu k výrobě vodíku (blok konverze metanu, primární reformer, reaktor).
4) Bilance aparátu VENTURI v bloku mokré vypírky v technologii termického zpracování odpadů.
5) Bilancování technologických uzlů v neustáleném stavu s akumulací hmoty a tepla . Příklady výpočtu časové změny koncentrace látek nebo teploty v systémech za neustáleného stavu.
6) 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).
7) Využití kyslíkové bilance pro určování průtoku spalin
8) Hydraulický výpočet katalytických reaktorů s axiálním a radiálním tokem.
9) Výpočet adiabatického ohřevu a stupně konverze při katalytické oxidaci uhlovodíků
10) Návrh kompresoru a ventilátorů pro dopravu vzduchu a spalin (ve vztahu k analyzovanému procesu parního reformování zemního plynu)
11) Způsoby stanovení hlavních fyzikálních a transportních vlastností uhlovodíků a uhlovodíkových frakcí.
12) Navrhování spaloven z pohledu procesního inženýra.