Chemical Industry and Process Design

1. Περιεχόμενο μαθήματος

Ο Σχεδιασμός Χημικών Βιομηχανιών και Διεργασιών αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα μαθήματα κορμού σε Τμήματα Χημικών Μηχανικών σε όλο τον κόσμο.   Σχεδιασμός είναι το προϊόν σύνθεσης βασικών γνώσεων της Χημικής Μηχανικής, που οδηγεί τελικά σε λύσεις που είναι ολοκληρωμένες και οι οποίες είναι τεχνικά και οικονομικά αποδεκτές.  Στο δικό μας τμήμα το μάθημα έχει προσαρμοστεί στις γνώσεις και ανάγκες του Μηχανικού Επιστήμης των Υλικών και περιλαμβάνει τις αρχές, φάσεις και διαδικασίες σχεδιασμού με παραδείγματα και συγκεκριμένες λύσεις.  Περιλαμβάνονται θέματα τα οποία αφορούν διαγράμματα ροής, μαθηματικά πρότυπα και μοντέλα, τεχνική και οικονομική βελτιστοποίηση και οικονομοτεχνικές προσεγγίσεις.  Ο φοιτητής θα μπορεί ολοκληρώνοντας αυτό το μάθημα να μεταφράζει τα όσα μαθαίνει στο εργαστήριο σε αποδοτικές τεχνικά και οικονομικά λύσεις που μεταφράζονται τελικά σε βιομηχανική παραγωγή.

Το μάθημα περιλαμβάνει τις ακόλουθες ενότητες:

  • Γενικές αρχές σχεδιασμού
  • Επιλογή συστημάτων και ρύθμιση παραμέτρων
  • Αρχές ολοκλήρωσης
  • Ασφάλεια εγκατάστασης
  • Υπολογισμός κρισίμων παραμέτρων (απόδοση, κόστος)
  • Ανάπτυξη ολοκληρωμένων λύσεων
  • Οικονομοτεχνικές προσεγγίσεις

Η διδασκαλία γίνεται με παρουσίαση θεωρητικών ενοτήτων και παρουσίαση προβλημάτων στην πράξη.

2. Διδασκαλία Μαθήματος

 Η διδασκαλία του μαθήματος διαρκεί 13 εβδομάδες από 13ης Φεβρουαρίου 2023 έως και 26ης Μαΐου 2023.  Για κάθε εβδομάδα διδασκαλίας σχεδιάζονται τέσσερις ώρες θεωρία ή δύο ώρες θεωρία και δύο ώρες φροντιστήριο/εργαστήριο ως εξής:

Θεωρία – Φροντιστήριο

Τρίτη:                    9:00  – 11:00, Μεταβατικό Κτίριο, Μ3

Τετάρτη:              14:00 – 16:00, Μεταβατικό Κτίριο, Μ3

Ώρες Γραφείου Διδάσκοντα

Τετάρτη               12:00 – 14:00, Κτίριο ΤΜΕΥ, 1ος Όροφος (τηλ. 2651-00-9006) – fotiadis@uoi.gr

Ώρες Γραφείου Βοηθών  (Δάφνη Κατσαρού, Κώστας Μαυρόκοτας)

Τετάρτη, 12:00 – 14:00, Μεταβατικό Κτίριο,  Γραφείο (τηλ. 2651-00-7298)  daphnekatsarou94@gmail.com, Εργαστήριο Ιατρικής, Γραφείο (τηλ. 2651-00-7701) kostaskoma93@gmail.com

Κατά την διάρκεια του εξαμήνου θα λειτουργήσει και εργαστήριο (υποχρεωτικό). Οι ώρες θα ανακοινωθούν.

3. Εγχειρίδιο Μαθήματος

Το βιβλίο το οποίο θα χρησιμοποιηθεί από τους φοιτητές για τη διδασκαλία του μαθήματος είναι:

Δ. Μαρίνος-Κουρής, Ζ.Μαρούλης, Σχεδιασμός Χημικών Βιομηχανιών, Παπασωτηρίου 1993.

Επιπλέον συνίστανται τα ακόλουθα συγγράμματα:

M.S. Peters, K.D. Timmerhaus, R.E. West, Σχεδιασμός και Οικονομική Μελέτη Εγκαταστάσεων για Μηχανικούς, μετάφραση Δ. Μαρίνος-Κουρής, Ζ. Μαρούλης, Μ.  Κροκίδα,  Εκδόσεις Τζιόλα, 2006.

G. Towler, R. K. Sinnott, Chemical Engineering Design: Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design, Butterworth-Heinemann; 2nd edition, 2012

R. Turton, R.Bailie, W.B. Whiting and J. Shaeiwitz, Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes, 4th Edition, Prentice Hall International Series 2012.

J. Douglas,Conceptual Design of Chemical Processes, McGraw-Hill, 1988.

R. Smith, Chemical Process Design and Integration, Wiley, 2005.

L.T. Biegler, I. Grossman, A. Westerberg, Systematic Methods of Chemical Process Design, Prentice Hall, 2004.

W.D. Seider, J.D. Seader, J.D.,D.R. Lewin, S. Widagdo, Product and Process Design Principles, Wiley, 2010.

4. Προαπαιτούμενα μαθήματος

Δεν υπάρχει κάποια ειδική απαίτηση.

5. Φροντιστήριο – Εργαστήριο

Περιλαμβάνει τα ακόλουθα:

  1. Εισαγωγή στον προσομοιωτή χημικών διεργασιών Dwsim
  2. Παράδειγμα μονάδας ελέγχου για επίτευξη προδιαγραφών σχεδιασμού
  3. α) Αλλαγή σε υφιστάμενο διάγραμμα ροής
    β) Εκτέλεση προσομοίωσης γ)Εξαγωγή αποτελεσμάτων – ανάλυση
  4. α. Παράδειγμα διεργασίας-Αντιδραστήρας παραγωγής CH3OH
    β. Ανάλυση ευαισθησίας
    γ. Εξαγωγή διαγραμμάτων
    δ. Ανάλυση
  5. α. Διεργασία παραγωγής αιθυλοχλωριδίου
    β. Μελέτη επίδρασης ρεύματος απόρριψης W σε ροή προϊόντος P
  6. α. Υπολογισμός εκπομπών CO2 από διεργασίες
    β. Παράδειγμα διεργασίας σύνθεσης αμμωνίας
    γ. Διάγραμμα ροής της διεργασίας σύνθεσης αμμωνίας

6. Εξετάσεις

Ενδιάμεση εξέταση

Είναι γραπτή διάρκειας μίας ώρας και περιλαμβάνει δύο θέματα στα οποία οι φοιτητές θα πρέπει να απαντήσουν

Τελική εξέταση

Είναι γραπτή διάρκειας μίας ώρας και περιλαμβάνει δύο θέματα στα οποία οι φοιτητές θα πρέπει να απαντήσουν

Επαναληπτική εξέταση

Οι φοιτητές που δεν επιτυγχάνουν στις εξετάσεις του Ιουνίου είναι υποχρεωμένοι να προσέλθουν στις εξετάσεις του Σεπτεμβρίου.  Το επαναληπτικό διαγώνισμα έχει θέση τελικού διαγωνίσματος και γίνεται με παρόμοιο τρόπο.  Αν ο φοιτητής αποτύχει πάλι είναι υποχρεωμένος να επανέλθει την επόμενη ακαδημαϊκή περίοδο.

7. Βαθμολογία μαθήματος

Στηρίζεται στην όλη παρουσία του φοιτητή και σε ποσοστά προκύπτει ως εξής:

Ενδιάμεση Εξέταση                                                        50 %

Γραπτό Διαγώνισμα                                                       50 %

8. Πρόγραμμα διδασκαλίας και περιεχόμενο μαθήματος

Αριθμός Εβδομάδας Διάρκεια Περιεχόμενο Εργαστήριο
1η 13/2/2023-17/2/2023 Εισαγωγή
Σύμβολα Διαγραμμάτων
Ροής
2η 20/2/2023- 24/2/2023 Εισαγωγή
Σύμβολα Διαγραμμάτων
Ροής
Προετοιμασία Εργαστηρίου
3η 27/2/2023-3/3/2023 Ισοζύγια Μάζας και
Ενέργειας
Εργαστήριο #1
4η 6/3/2023- 10/3/2023 Διαχείριση Έργου Εργαστήριο #2
5η 13/3/2023- 17/3/2023 Σχεδιασμός Προϊόντων
6η 20/3/2023- 24/3/2023 Συστήματα Παροχών Εργαστήριο #3
7η 27/3/2023- 31/3/2023 Διαγράμματα ροής και Οργάνων
8η 3/4/2023- 7/4/2023 Διατάξεις αντίδρασης –
διαχωρισμού
Ρεύματα ανακύκλωσης
Ρεύματα απομάκρυνσης
Υπολογισμοί
Εργαστήριο #4
9η 24/4/2023- 28/4/2023 Ενδιάμεση Εξέταση
10η 1/5/2023 – 5/5/2023 Επιλογές παροχών
Ολοκληρωμένες λύσεις
Εργαστήριο #5
11η 8/5/2023- 12/5/2023 Ανάλυση Pinch Εργαστήριο #6
12η 15/5/2023- 19/5/2023 Επιλογές Χημικών
Αντιδραστήρων
Ολοκληρωμένες λύσεις
Εργαστήριο #7
13η 22/5/2023- 26/5/2023 Ολοκλήρωση
παραγωγικής μονάδας –
Οικονομική Θεώρηση
Εργαστήριο #8

 

*** Τα μαθήματα θα αρχίσουν την Τετάρτη 15/2/2023