After completing the course, the student will be able to:

• Perform basic design and analytical calculations related to the covered unit operations

• Make rational selection of process alternatives and quantify the influence of material properties and process parameters on the process performance

• Formulate and apply population balances to describe chemical engineering phenomena with a distribution of properties

Z: J.F. Rchardson et al., Coulson & Richardson's Chemical Engineering Vol. 2, Butterworth-Heinemann, 2002

Z: J.R. Couper et al., Chemical Process Equipment Selection and Design, Butterworth-Heinemann, 2010

Z: R. Holdich, Fundamentals of Particle Technology (available on-line at http://particles.org.uk/particle_technology_book/index.htm)

1. Charakterizace částic a systémů částic: tvarový faktor, ekvivalentní poloměr částice; distribuce velikosti částic podle počtu, plochy, objemu; výpočet momentů distribuce; různé definice střední velikosti částic a jejich význam; experimentální metody měření distribuce velikosti částic.

2. Krystalizace I: fázová rovnováha dvou- a tří-složkových systémů kapalina-tuhá látka; pojem přesycení, výběr způsobu realizace přesycení a typu krystalizátoru; polymorfismus; kinetika nukleace a růstu krystalů; experimentální metody stanovení a vyhodnocení rovnovážných a kinetických dat.

3. Krystalizace II: populační bilance základních typů krystalizátorů: MSMPR, vsádkový ochlazovací krystalizátor a průtočný odpařovací krystalizátor; vliv násady jader a in-situ klasifikace produktu; zvětšování měřítka u krystalizace.

4. Rozpouštění: mechanismus rozpouštění nízko- a vysokomolekulárních látek krystalických a amorfních; rozpouštění vícesložkových látek; inženýrský popis kinetiky rozpouštění; látková a populační bilance, výpočet rozpouštěcího času; desintegrace částic během rozpouštění.

5. Sypké hmoty - statika a dynamika: síly působící v sypkých hmotách; popis diskrétní a spojitý; vnitřní tření, analýza pomocí Mohrovy kružnice; sypká hmota v cylindrické nádobě; bilance sil; charakter toku sypkých hmot; výpočet rychlosti toku sypké hmoty otvorem.

6. Homogenizace sypkých směsí: vyjádření míry homogenity směsi; on-line a off-line metody měření; kinetika homogenizace; typy aparátů a kritéria výběru; segregace v sypkých hmotách.

7. Dispergace částic: Kinetika smáčení sypké hmoty kapalinou, Washburnova rovnice; typy aparátů pro dispergaci; inženýrský popis procesu dispergace; vyhodnocení experimentálních dat a zvětšování měřítka.

8. Klasifikace a separace částic: princip činnosti cyklonu a hydrocyklonu; účinnost cyklonu a separační křivky; návrhový výpočet cyklonu; sériové a paralelní řazení cyklonů; jiné metody klasifikace částic.

9. Mletí: mechanismy zjemňování částic; volba aparátu podle materiálových vlastností; inženýrský popis kinetiky mletí; distribuční funkce velikosti dceřinných částic; populační bilance vsádkového a kontinuálního mletí; vyhodnocení parametrů z experimentálních dat; energetické nároky; systém mletí-klasifikace s recyklem.

10. Aglomerace: mechanismy aglomerace a typy aparátů; mezičásticové síly při suché a mokré granulaci; kinetika granulace; mapa režimu nukleace a růstu; populační bilance vsádkového promíchávaného granulátoru; populační bilance průtočného fluidního granulátoru.

11. Adsorpce I: mechanismy (fyzisorpce, chemisorpce, kapilární kondenzace); příklady adsorbentů; adsorpční rovnovážné izotermy (Langmuir, Freundlich, BET, Dubinin); vícesložkové systémy; použití adsorpce k charakterizaci pórovitých látek, hystereze; kinetika adsorpce na úrovni jedné částice, LDF model; závislost rovnováhy na teplotě; způsoby regenerace sorbentů.

12. Adsorpce II: adsorpční kolona; látková a enthalpická bilance v obecném případě; rychlost postupu fronty za předpokladu okamžité rovnováhy; rozdíl v postupu fronty při adsorpci a desorpci; průniková křivka a její parametrická citlivost; PSA a TSA cykly; příklady aplikací.

13. Rozprašovací sušení; princip procesu; celková hmotnostní a enthalpická bilance; metody atomizace kapalin; algoritmus pro výpočet doby sušení kapky; vliv procesních a materiálových vlastností na morfologii vzniklých částic.

14. Průmyslová případová studie

1. Granular matter, particle and particle systems characterization, size distribution measurement

2. Crystallisation I: phase equilibria, nucleation and growth kinetics, crystalliser types and operation

3. Crystallisation II: population balance of a MSMPR and a batch crystalliser

4. Dissolution, shrinking core and disintegration mechanisms

5. Powder statics and dynamics, force balance in a granular system, powder storage and transport

6. Homogenisation and blending of powders

7. Dispergation of powders in liquids

8. Classification and separation of particles, cyclone, hindered settling

9. Particle breakage, population balance of a mill circuit with recycle

10. Agglomeration, wet granulation, Stokes number analysis, population balance

11. Adsorption I: phase equilibria, mass balance, shock wave propagation

12. Adsorption II: non isothermal adsorption, enthalpy balance, adsorbent bed regeneration, PSA

13. Particle formation by spray drying

14. Industrial case study

http://www.vscht.cz/uchi/ped/mgr01.html

Chemical Engineering I and II (or A and B)