Students will be able to:

Use simulation methods as a tool for process (chemical) engineering

Actively use up-to-date simulation programs

Use balance calculations wthin an industrial scale

Apply optimization and process syntheses at a basic level

Studenti budou umět:

Používat simulační metody jako nástroje procesního (chemického) inženýrství

Aktivně používat špičkové simulační programy

Používat bilance v průmyslových měřítcích

Aplikovat na základní úrovni metody optimalizace a syntézy procesů

1. R: Šoóš M., Kohout M., Valenz L, Vaněk T.: Lecture notes for PSE. Electronic form, 2017.
2. A: Smith R.: Chemical Process Design and Integration. John Wiley, 2005 (ISBN 0-471-48681-7).
3. A: Sinnot R.K.: Chemical Engineering Design. 4th ed. Elsevier, 2005 (ISBN 0-7506-6338-6).
4. A: Peters M.S, Timmerhaus K.D., West R.E.: Plant Design and Economics for Chemical Engineers. McGraw-Hill, New York, 2003 (ISBN 0-07-119872-5).
5. A: Walas S.M.: Chemical Process Equipment. Selection and Design. Butterworth-Heinemann Series in Chemical Engineering, 1990 (ISBN 0-7506-9385-1).
6. A: Dimian A.C.: Integrated Design and Simulation iof Chemical Processes. Elsevier, 2003.

Z: Šoóš M., Kohout M., Valenz L, Vaněk T.: Přednášky pro PSI. Elektronická forma, 2017.

D: Václavek V., Eckert E., Vaněk T.: Základy chemického systémového inženýrství. Skriptum VŠCHT Praha 1990.

D: Poživil J., Vaněk T., Bernauer B.: Procesní systémové inženýrství. Skriptum VŠCHT Praha, 1997, reedice 2006.

D: Smith R.: Chemical Process Design and Integration. John Wiley, 2005 (ISBN 0-471-48681-7).

D: Sinnot R.K.: Chemical Engineering Design. 4th ed. Elsevier, 2005 (ISBN 0-7506-6338-6).

D: Peters M.S, Timmerhaus K.D., West R.E.: Plant Design and Economics for Chemical Engineers. McGraw-Hill, New York, 2003 (ISBN 0-07-119872-5).

D: Walas S.M.: Chemical Process Equipment. Selection and Design. Butterworth-Heinemann Series in Chemical Engineering, 1990 (ISBN 0-7506-9385-1).

D: Dimian A.C.: Integrated Design and Simulation iof Chemical Processes. Elsevier, 2003.

1. Introduction. Theory of systems and chemical engineering. Simulation programs and their architecture. Technological scheme, flowsheet, process flow diagram.
2. Thermodynamic models for simulation. Databases of physical and chemical properties.
3. Mathematical models, types of models. Methodology for the formulation of a simulation case, evaluation and utilisation of the solution in practice. Steady-state models. Sequential-modular approach for steady-state simulation. Modelling of basic unit operations and streams - pumps, compresors, turbines, pressure drop in real pipe. Degrees of freedom.
4. Heat exchangers. Design problem and optimization. Synthesis. Pinch-point methods. Design of heat exchanger networks and separation trains. Heuristical and evolutional algorithms.
5. Component splitters and separation columns steady-state modelling. One-stage separation (flash). Special methods for rectification columns calculations.
6. Packed and plate columns for extraction and absorption. Degrees of freedom and special methods for their calculations.
7. Recycle problems. Decomposition. Numerical methods for optimization calculations.
8. Lecture of invited guests from industry. Project 1.
9. Reactors. Methods for calculation of stoichiometric and equilibrium reactors. Continuous stirred tubular reactor (CSTR) and plug flow reactor (PFR). Multiplicity of steady states, parametric sensitivity and run-away.
10. Batch and periodic processes. Dynamic balances and simulation.
11. Balance calculation based on specified and/or measured data. Over- and under-specified balance tasks. Data reconciliation. Choice of spots for measurements.
12. Lecture of invited guests from industry. Project 2.
13. Optimisation of chemical engineering processes. Single- and multi-criterial optimization. Economical calculations in process design.

1. Úvod. Chemické procesní inženýrství, simulační programy a jejich architektura. Technologická, proudová a další schémata používaná v procesním inženýrství. Fyzikálně-chemické modely pro simulační výpočty. Stavové chování. Fázové rovnováhy. Databáze fyzikálně-chemických dat.

2. Fyzikálně-chemické modely pro simulační výpočty. Stavové chování. Fázové rovnováhy. Databáze fyzikálně-chemických dat.

3. Matematické modely pro chemické procesní inženýrství. Stacionární simulace a metody simulačního výpočtu pro stacionární simulaci. Sekvenčně modulární metody. Příklady modelů nejjednodušších jednotkových operací (čerpadla, kompresory, turbíny, tlakové ztráty na reálném potrubí), stupně volnosti.

4. Tepelné výměníky, návrhový výpočet aparátů a optimalizace, integrace tepla. Úvod do syntézy topologie procesu. Pinch-point metody. Návrh integrace tepla - syntéza sítě tepelných výměníků.

5. Prosté složkové separátory a modelování separačních kolon pro stacionární simulaci. Jednostupňové separace. Patrové a plněné separační kolony na bázi rektifikace a speciální metody jejich výpočtu.

6. Patrové a plněné separační kolony - extrakce a absorpce. Stupně volnosti a speciální metody jejich výpočtu.

7. Problém s recykly. Dekompozice. Numerické metody pro optimalizační výpočty.

8. Přednáška zvaných hostí z průmyslu, Projekt 1

9. Reaktory. Metody výpočtu stechiometrických a rovnovážných reaktorů. Ideálně míchaný průtočný reaktor (CSTR), trubkový reaktor s pístovým tokem (PFR). Vícenásobný ustálený stav, parametrická citlivost a runaway.

11. Dynamická simulace. Numerické metody pro řešení dynamických modelů.

12. Bilanční výpočty procesů v průmyslovém měřítku. Bilanční výpočty ze zadaných dat. Bilanční výpočty z měřených dat a jejich vyrovnání. Volba měřicích míst. Bilančně-informační systémy.

13. Přednáška zvaných hostí z průmyslu, Projekt 2

14. Optimalizace. Vybrané příklady optimalizačních úloh v chemickém procesním inženýrství. Optimalizace procesu z hlediska ekonomiky procesu.

http://www.vscht.cz/uchi/

http://www.vscht.cz/uchi/