Zakład Dydaktyczny Technologii Chemicznej

UWAGA
Szanowni Państwo,
Pierwszy wykład odbędzie się
we wtorek (1-go marca)
Wówczas też przekażę Państwu informację,
w jakim trybie prowadzone będą kolejne zajęcia.
Zapraszam serdecznie.

Dr Hanna Wilczura-Wachnik

Wykład „Technologia chemiczna” – zagadnienia

1. definicja technologii chemicznej”, technologia chemiczna jako nauka interdyscyplinarna, powiązania z naukami podstawowymi, inżynieryjnymi, ekonomicznymi, skala mikro, skala makro

2. pojecie procesu technologicznego, etapy chemicznego procesu technologicznego, kryteria klasyfikowania chemicznego procesu technologicznego jako ekonomiczny, mierniki efektywności chemicznego procesu technologicznego (oparte na ocenie surowca, oparte na ocenie uzyskiwanego produktu), wskaźniki odnoszące się do procesu i stosowanych w nim urządzeń

3. pojęcia: praca, środki pracy, środki produkcji siły wytwórcze społeczeństwa,

4. koszty produkcji, koszty stałe, zmienne, nakłady inwestycyjne, podatki, koszty produkcji (wytwarzania, ogólne, amortyzacja)

5. bilanse, podział bilansów, do czego służą, kiedy się stosuje bilanse, cele bilansów materiałowych i energetycznych, teoretyczne podstawy bilansów, stosowane pojęcia (obszar bilansowania, strumień materiałowy, energetyczny, składnik kluczowy, podstawa bilansu, zadania obliczeniowe bilansów, wykres Sankey’a

6. Projektowanie chemicznego procesu technologicznego, koncepcja chemiczna, technologiczne, powiększanie skali, patenty, licencje do patentu, realizacja chemicznego procesu technologicznego, zasady technologiczne, cel i sposoby realizacji poszczególnych zasad technologicznych, postęp w technologii chemicznej, cechy nowoczesnych technologii

7. Zagadnienie kinetyki procesu technologicznego, odniesienia do koncepcji chemicznej. Pomiary szybkości reakcji chemicznej w warunkach laboratoryjnych i w aparatach przemysłowych. Techniczna szybkość przemiany. Proces hetero fazowy, sterowanie szybkością tego procesu poprzez ingerencje w obszar dyfuzyjny i kinetyczny.

8. Technologiczne kryteria klasyfikacji reaktorów. Podział reaktorów, kryteria, typy reaktorów. Ogólna charakterystyka pracy reaktorów okresowych i pracujących w sposób ciągły w tym reaktory zbiornikowe i rurowe. Bilans pracy reaktora chemicznego. Założenia idealizujące pracę reaktora chemicznego, równanie projektowe reaktora.

9. Ruch ciepła, potencjał, temperatura, pole temperaturowe ustalone, nieustalone. Podstawowe mechanizmy wymiany ciepła: promieniowanie, przewodzenie, konwekcja, przenikanie. Charakterystyka mechanizmów ruchu ciepła. Liczby kryterialne, zastępcza średnia różnica temperatur. Typy ogrzewania w przemyśle, nośniki ciepła.

10. Techniki separacji i oczyszczania. Transport masy, operacje jednostkowe związane z ruchem masy i ciepła. Dyfuzja jednokierunkowa, dyfuzja równopolowa przeciwprądowa, dyfuzja różno molowa przeciwprądowa. Przykłady jednostkowych operacji dyfuzyjnych. Instalacje do rektyfikacji okresowej i ciągłej, ilościowy opis. Metody membranowe, kryteria klasyfikacji, potencjały (siły napędowe). Zasada rozdziału strumieni w procesie membranowym. Techniki ciśnieniowe. Typy membran. Osmoza odwrócona.

11. Kataliza w chemii przemysłowej. Szybkość reakcji chemicznej bez i w obecności katalizatora a energia aktywacji. Podział katalizatorów: homogeniczne, heterogeniczne, enzymy (przykłady katalizatorów i przykłady reakcji). Aktywność, selektywność katalizatora. Mechanizmy katalizy hetero- i homogenicznej. Pojęcie kontaktu, parametry użytkowe kontaktu, fazy pracy kontaktu. Podział kontaktów, skład i zadania poszczególnych składników kontaktów. Wymagania użytkowe wobec kontaktów. Porównanie katalizy homogenicznej, heterogenicznej i enzymatycznej.

12. Surowce energetyczne i chemiczne. Ropa naftowe, klasyfikacje, przerób ropy naftowej zachowawczy i pogłębiony. Procesy hydrorafinacji, pirolizy, krakingu katalitycznego (instalacja UOP), reformingu katalitycznego benzyn, reformowania benzyn. Otrzymywanie alkenów, olefin, frakcji C₄ i BTK (instalacje technologiczne).

13. Przerób surowców nieorganicznych: NaCl, CaCO₃, S. Technologie produktów nieorganicznych i ich struktura. Metoda kontaktowa otrzymywania H₂SO₄ (chemizm procesu, instalacja z podwójną konwersją i podwójną absorpcją).

14. Wpływ przemysłu chemicznego na środowisko. Główne zagrożenia dla atmosfery i wód. Odpady niebezpieczne i sposoby ich ograniczania.

15. Alternatywne technologie. Cechy ekologicznych procesów technologicznych. Procesy biotechnologiczne. Otrzymywanie alkoholu etylowego: alkohol fermentacyjny, alkohol syntetyczny. Chemizm procesów i technologia.

Program wykładów z technologii chemicznej
w roku akademickim 2015/2016

Technologia chemiczna jako nauka i jej bloki problemowe. Mierniki efektywności chemicznego procesu technologicznego: wydajność, selektywność, energochłonność. Cechy nowoczesnych technologii. Projektowanie chemicznego procesu technologicznego. Koncepcja chemiczna i technologiczna. Rozwój procesu - powiększanie skali. Patenty. Zasady technologiczne czyli zasady efektywnego prowadzenia procesów technologicznych.

Bilanse materiałowe i energetyczne w chemicznych procesach technologicznych. Reaktory chemiczne i ich klasyfikacja. Opis pracy reaktorów, równania projektowe. Modele reaktorów z idealnym wymieszaniem i tłokowym przepływem.

Kinetyka reakcji w skali przemysłowej. Równania kinetyczne (przypomnienie). Obszar kinetyczny i dyfuzyjny procesu chemicznego na przykładzie reakcji w układzie dwufazowym ciecz-ciało stałe. Wpływ temperatury, ciśnienia i składu na szybkość procesu.

Ruch ciepła - ogólne wiadomości. Mechanizmy ruchu ciepła: promieniowanie, przewodzenie, konwekcja, przenikanie. Zastępcza różnica temperatur. Liczby kryterialne. Wymienniki ciepła. Podział wymienników, główne typy wymienników, ich wady i zalety. Sposoby ogrzewania w przemyśle chemicznym.

Procesy związane z ruchem masy i ciepła. Operacje dyfuzyjne. Ekstrakcja, rektyfikacja, osmoza i odwrócona osmoza, ultrafiltracja, elektrodializa, adsorpcja.

Kataliza w chemii przemysłowej. Kataliza homogeniczna, heterogeniczna i enzymatyczna. Wymagania wobec katalizatorów w procesach przemysłowych. Przykłady przemysłowych procesów katalitycznych.

Pierwotne surowce energetyczne i chemiczne. Przerób zachowawczy ropy naftowej w instalacji DRW. Procesy rozkładowe w przeróbce ropy naftowej: piroliza, kraking katalityczny ( w tym instalacja UOP), reforming katalityczny benzyn, hydrorafinacja ( w tym proces Claussa). Katalityczne odwodornienie parafin do olefin i dienów (proces Oleflex i instalacja). Otrzymywanie węglowodorów aromatycznych z propanu i butanów w procesie „Cyclar”. Najważniejsze syntezy z propylenu, etylenu, frakcji C₄ i BTK.

Technologie produktów nieorganicznych. Struktura przerobu surowców nieorganicznych w Polsce (siarka, sól kamienna, wapień). Technologia produkcji kwasu siarkowego metodą kontaktową.

Wpływ przemysłu chemicznego na środowisko naturalne. Główne zagrożenia środowiska naturalnego. Odpady niebezpieczne i ich ograniczanie (recykling lub utylizacja, modyfikacja procesów produkcyjnych).