1. komponenta

Vrsta nastave	Ukupno
Predavanja	30
Laboratorijske vježbe	45

CILJ KOLEGIJA:
Savladavanje osnovnih koraka sinteze i analize procesa s ciljem boljeg iskorištenja topline i tvari (materijala) unutar promatranog procesa, te dobivanja ekološki i ekonomski prihvatljivog procesa

SADRŽAJ KOLEGIJA
1.Tjedan
Uvod u integraciju procesa, integraciju tvari i integraciju energije. Sinteza mreže izmjene topline. Osnove pinch metode, povezivanje s I. i II. zakonom termodinamike. Osnovne koncepcije prikazane na jednostavnom primjeru izmjene topline između jedne tople i jedne hladne procesne struje, uz pomoć T-H krivulje.

2.Tjedan
Energetsko ciljanje ? određivanje minimalne teorijske potrošnje energenata (ogrjevnih i rashladnih sredstava) mreže za izmjenu topline. Grafički postupak ? izvođenje kompozitne T-H krivulje procesa. Utjecaj dTmin na energetske ciljeve.

3.Tjedan
Algebarski postupak određivanja minimalne potrošnje energije: metoda tablice i toplinski kaskadni dijagram. Primjeri. Značenje temperature pincha.

4.Tjedan
Sinteza mreže izmjenjivača topline s minimalnom potrošnjom energije. Pravila za integraciju iznad i ispod temperature pincha. Uključivanje u integraciju ostalih energetski aktivnih jedinica i izrada velike kompozitne krivulje. Primjeri.

5.Tjedan
Određivanje minimalnog broja izmjenjivača topline. Svođenje mreže za minimalnu potrošnju energije na mrežu s minimalnim brojem izmjenjivača. Toplinske petlje i toplinske staze u procesu. Utjecaj redukcije broja izmjenjivača na potrošnju energije. Primjeri.

6.Tjedan
Granični problem. Određivanje minimalne površine svih izmjenjivača u mreži. Primjeri.
.
7. Tjedan
Smještaj energetski aktivnih jedinica s obzirom na pinch ? toplinskih strojeva, toplinskih pumpi. Provedba pinch metode u praksi ? kako prikupiti i urediti ulazne podatke za analizu?

8.Tjedan
Prva parcijalna provjera znanja.

9. Tjedan
Sinteza mreže izmjene mase (tvari). Jedinične operacije za izmjenu tvari. Ponavljanje osnova njihovog proračuna. Linearizirani model fazne ravnoteže i njeni poseb ni slučajevi ? Raoultov i Henryjev zakon. Međufazni prijenos tvari. Izračun potrebnog broja teorijskih stupnjeva i njegovo prevođenje u dimenzije uređaja.

10.Tjedan
Grafički postupak izrade kompozitnih krivulja i pronalaženje pinch koncentracije. Izrada pinch dijagrama. Usporedba sa sintezom mreže za izmjenu topline. Procesna i vanjska separacijska sredstva i ciljanje njihove minimalne potrošnje.

11.Tjedan
Algebarski postupak integracije mase-izrada intervalnog i kaskadnog dijagrama. Primjer: Uklanjanje fenola iz otpadnih voda.

12.Tjedan
Smanjenje potrošnje vode razvojem strukture procesa (umrežavanje PU - procesnih jedinica, TU - tretman jedinica, MU - mikser jedinica i SU - spliter jedinica). Sinteza mreže tokova vode i pronalaženje najprihvatljivije izvedbe. Primjer: Otpadne vode kod prerade nafte

13.Tjedan
Ogledni primjer: Racionalizacija potrošnje vode kod proizvodnje papira. WSD metoda i metoda Wanga i Smitha

14Tjedan
Optimizacija ? postavljanje i podjela optimizacijskih problema (kratke osnove). Grafički pristup problemu s primjerom: Pranje kiselog plina

15.Tjedan
Druga parcijalna provjera znanja.
Završni kolokvij iz vježbi.

VJEŽBE: Izvode se u računalnoj učionici. Studentski timovi (2?4 studenta) dobivaju projektni zadatak na kojem rade tijekom semestra. Za njegovo rješavanje potrebno je koristiti računalne alate CHEMCAD, Aspen HYSYS ili gPROMS. Ako je potrebno, složeniji postupci optimizacije rješavaju se pomoću optimizacijskog alata GAMS. Konačni ishod je bazni projekt procesa u obliku završnog izvješća.

OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
75 % tna nazočnost na predavanjima i vježbama. položeni parcijalni kolokviji iz teorije i završni kolokvij iz vježbi. Završene laboratorijske vježbe; izrađeni i predani referati

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
Klasični. Predavanja, vježbe, rješavanje projektnog zadatka u timu.

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
Dvije (2) parcijalne provjere znanja iz teorije (ukupno 20 bodova). Moguće je pisati nadoknadu samo jednog kolokvija. Završni kolokvij iz vježbi (20 bodova). Predano završno izvješće iz vježbi (10 bodova ). Pismenog dijela ispita oslobođeni su studenti koji na svakom od 3 kolokvija ostvare minimalno 60 % bodova. Prisutnost na nastavi donosi maksimalno 6 bodova (tri vježbe i tri predavanja).

Ukupna ocjena određuje se na temelju ukupno ostvarenih bodova na sljedeći način:

Dovoljan (2) 60 % ukupnog broja bodova
Dobar (3) 70 % ukupnog broja bodova
Vrlo dobar (4) 80 % ukupnog broja bodova
Izvrstan (5) 90 % ukupnog broja bodova

Studenti koji nisu zadovoljni ocjenom temeljem ostvarenih bodova mogu izaći na pismeni i usmeni ispit s istim rasponom ocjena.


NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa

1. Povezati utjecaj razlike temperatura kao pokretačke sile za prijenos topline te 2. zakona termodinamike na projektiranje mreže izmjenjivača topline s ciljem optimalnog korištenja toplinske energije u procesu.
2. Vrjednovati utjecaj tzv. toplinskog pincha na dizajn mreže izmjenjivača topline.
3. Odabrati odgovarajuće energente, energetska postrojenja s obzirom na pozadinski proces.
4. Utvrditi sličnosti i razlike između sinteze mreže izmjenjivača tvari i mreže izmjenjivača topline.
5. Procijeniti primjenjivost pojednostavljenih modela fazne ravnoteže i prijenosa tvari u problemima sinteze mreže izmjenjivača tvari.

1. Nastavni tekstovi na mrežnim stranicama FKIT-a, Igor Dejanović, Goran Lukać,
2. Chemical Process Design and Integration, R. Smith, Wiley, 2005.
3. Pinch Analyisis and Process Integration, I.C. Kemp, Elsevier, 2007.
4. Pollution Prevention Through Process Integration, M.M. El-Halwagi, Academic Press, 2003.
5. Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes, R. Turton, R. C. Bailie, W. B. Whiting, J. A. Shaeiwitz, Prentice Hall, 2003.

Upis predmeta :
Odslušan : Projektiranje I

Obavezni predmet - Redovni modul - Kemijske tehnologije i proizvodi
Obavezni predmet - Redovni modul - Kemijsko inženjerstvo u zaštiti okoliša
Obavezni predmet - Redovni modul - Kemijsko-procesno inženjerstvo