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.

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