Verfahrensentwicklung

Nummer

B027

Leitung

Arndt Arns, arndt.arns@fhnw.ch

ECTS

3.0

Unterrichtssprache

Deutsch

Lernziele/Kompetenzen

Studierende….

kennen die verschiedenen Phasen der Verfahrensentwicklung wie Prozess kreieren, Prozess analysieren und Basic Design.
können zu bestimmten Aufgabenstellungen Verfahrenskonzepte erstellen, diese mit Grundfliessbildern darstellen und eine Grobevaluation durchführen.
können Lösungsvorschläge mittels Massen- und Energiebilanzen analysieren, Verfahrensfliessbilder erstellen, die Hauptapparate auslegen und Lösungsansätze bewerten.

Inhalt

Prozess kreieren

Verfahrensinformationen beschaffen inklusive Stoffdaten
Verfahrenskonzepte erstellen (Varianten und Fliessbilder, Batch-Konti, Input-Output-Struktur, Struktur der Rückführungen (Kreisprozrozess)
Evaluation von Verfahrensvarianten nach hierarchischer Ausgrenzung und Ähnlichkeitstheoremen Prozess analysieren
lineare Massen- und Energiebilanz des gesamten Prozesses basierend auf der Kombination der Bilanzen der Einheitsoperationen Mischer, Splitter, Verdampfer, Destillation (short-cut-Methode), Absorber, Reaktion …
Erstellung der Massenbilanz von Kreisprozessen mit «Tearing-Methode»
Bestimmung der Freiheitsgrade von Einheitsoperationen sowie des gesamten Prozesses und Bestimmung der Grösse der frei wählbaren Variablen aufgrund der Freiheitsgrade.
Abschätzung maximaler Profit
Batch-Prozesse mit Rezeptfahrweise, Gantt-Diagramm, Produktionsfahrweisen, Transferstrategie, Paralleleinheiten, Kessel-Dimensionierung, Lagerhaltung
Apparatedimensionierung und Kostenabschätzung der Anlage
Einfache statische und dynamische Wirtschaftlichkeit
Berechnung der Massen- und Energiebilanzen mit marktüblichen Programmen

Erforderliche Vorkenntnisse

Analysis I Studierende

verstehen den Funktionsbegriff (und können ihn adäquat anwenden…)
verstehen das Konzept einer Ableitung sowie einer Integration
kennen die Grundrechenregeln der Differential- und Integralrechnung
können die erlernten Regeln und Konzepte der Differential- und Integralrechnung auf praktische Problemstellungen, wie Linearisierung, Bestimmung von Extremwerten, anwenden
können die theoretischen Konzepte in Matlab und/oder Excel implementieren

Physikalische Chemie I

verstehen die Grundbegriffe der Physikalischen Chemie (wie z.B. System und Umgebung, intensive und extensive Zustandsgrössen, Aggregatzustände, physikalische Grössen) und können diese adäquat anwenden
verstehen die wichtigsten Aspekte aus dem Gebiet der Gase (ideale, reale Gase und Gasmischungen)
können die erlernten Konzepte aus dem Gebiet der Gase (wie z.B. Gasgesetze, kinetische Gastheorie, molekulare Bewegungen, Phasendiagramme) auf praktische Problemstellungen in Form von Übungsaufgaben anwenden/ implementieren
verstehen die Begriffe der Thermodynamik (wie z.B. Arbeit, Wärme, Energie, Enthalpie, Zustandsänderungen) und der Thermochemie (wie z.B. Enthalpie von Phasenübergängen, Enthalpieänderungen bei chemischen Reaktionen, Kreisprozesse) und können diese an Beispielen erklären
können die erlernten Konzepte der Thermodynamik (1. Hauptsatz) und der Thermochemie (Standardübergangsenthalpien, Reaktionsenthalpie, Kreisprozesse) auf praktische Problemstellungen in Form von Übungsaufgaben anwenden.

Wärme und Stoffübertragung Studierende

verstehen die grundlegenden Arten der Wärme- und Stoffübertragung (Wärmeleitung, Konvektion, Strahlung) und können diese auf einfachere Systeme in Natur und Technik anwenden.
können Wärme- und Stoffbilanzen erstellen und die relevanten Stoffeigenschaften beschaffen, bzw. sind in der Lage für technisch relevante Anwendungen die benötigten Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten zu berechnen.
können die benötigte Fläche von Wärmaustauschern für verschiedene Stromführungen auch unter Berücksichtigung von Phasenübergängen (Sieden, Kondensation) berechnen.

Bibliographie/Literatur

Modulvorbereitung:

Systematic Methods of Chemical Process Design (L.T. Biegler/ I.E. Grossmann/ A.W. Westerberg)

Das Kursmaterial wird auf Moodle laufend zur Verfügung gestellt

Lehr- und Lernmethoden

Leistungsbewertung

Vorschlagsnote aus Fallstudien und Präsentationen (100%)

Anschlussmodule/-kurse

Risikoanalyse in Master-Ausbildung

Bemerkungen

1 x 4 Lektionen / Woche KW 38 bis 47 (10 Wochen im Herbst-Semester)