Faglig innhold

Emnet er ment å gi nødvendig basis-kunnskap, ferdigheter og forståelse til å være i stand til å utforme et konseptuelt design av en prosess. Dette er kunnskap som kan anvendes for å utforme fremtidige bærekraftige prosesser med forbedret utnyttelse av energi og råstoff. Følgende punkter beskriver innholdet:

• Utforming av konseptuelt design; optimering av design, arbeidsprosessen i prosessutforming, «battery limit», prosjekter, basis for design
• Masse og energi; beregningsstrategier for masse- og energibalanser, likningsbasert og sekvensiellmodulær beregning, kompressor-tog og pumping
• Datamaskinassistert simulering og design; trening i bruk av program for prosess-simulering som HYSYS eller UNISIM og programmering i Python eller Matlab.
• Varmeintegrasjon; pinch-analyse, varmegjenvinning, ekstern oppvarming og avkjøling, design av varmevekslernettverk for maksimal varmegjenvinning.
• Valg og dimensjonering av prosessutstyr
• Prosess-sikkerhet
• Økonomisk evaluering; estimering av utstyrskostnad samt total investering, driftskostnader og inntekter, lønnsomhetsberegning og sensitivitetsanalyse.
• Forståelse av termodynamikk og kinetikk og dens betydning på design
• Industrielle eksempler; metanol prosessen og ammoniakk prosessen
• Fremtidige prosesser; biomasse til flytende drivstoff, elektrisk kraft til flytende drivstoff.

Læringsutbytte

Etter endt emne skal studentene kunne:

• Bruke simuleringsverktøy for å modellere prosess-systemer, og utføre stasjonære simuleringer som oppfyller gitte designkrav
• Sette opp masse- og energibalanser og gjøre overslagsberegninger
• Anvende «pinch» analysen for varmeintegrasjon for å finne hva som er maksimalt mulig å gjenvinne av varme, samt konstruere varmevekslernettverk som gir maksimal varmegjenvinning.
• Beregne nødvendig størrelse av prosessutstyr
• Estimere pris av prosessutstyr basert på størrelse eller kapasitet.
• Estimere totale investeringskostnader, driftskostnader og gjøre lønnsomhetsberegninger av prosjekter.
• Forstå effekten resirkulasjon i prosessflytskjema og hvorfor vi må ha avtapping (purge) i resirkulasjonsløkker
• Forstå prosessflytskjemaberegninger, iterasjon-skjema og konvergens.
• Skille mellom kinetikkens og termodynamikkens rolle ved endring av oppholdstid og andre driftsbetingelser.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, demonstrasjoner og regneøvinger. To av regneøvingene er obligatoriske og tellende for karakteren.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger

Anbefalte forkunnskaper

Kjemiske og prosesstekniske kunnskaper tilsvarende 3. årskurs ved studieretning Kjemisk prosessteknologi.

Kursmateriell

Sinnott and Towler: Chemical Engineering Design, 5. utgave. Supplerende materiell utleveres.

Studiepoengreduksjon