ingineria proceselor chimice si biologice

7/24/2019 ingineria proceselor chimice si biologice

1/32

1

Universitatea TehnicGheorghe Asachi din IaiFacultatea de Inginerie Chimici Protecia Mediului

Departamentul Ingineria i Managementul Mediului

Ingineria proceselorchimice i biologice/1

Titular disciplin: Prof.univ.dr.ing. Maria Gavrilescu

Aplicaii: ef lucrri dr. biol. Camelia Smaranda

An universitar 2015-2016


2/32

2

Structura disciplinei:

- Curs

-Aplicaii

- lucrri de laborator

- aplicaii numerice

n conformitate cu planul de nvmnt al

celor 2 serii: III-IM; III-IMAN

http://www.ch.tuiasi.ro/041licenta.html


3/32

3

III-IM


4/32

4

III-IM


5/32

5

III-IMAN


6/32

6

III-IMAN


7/32

7

An III:

Domeniul : Ingineria Mediului

Specializarea: Ingineria i protecia mediului

n industrie

CURS: 3 ore/sptamn, 14 sptmni = 42 orecurs

Mod de lucru: 4 ore/sptmn, 10 sptmni (spt.2-11) + 2 ore n sptmna a 12-a

APLICAII: 3 ore/sptmn (6 ore la 2 sptmni)

K = 6


8/32

8

An III:Domeniul : Ingineriei Management

Specializarea: Inginerie economicn industria

chimici de materialeCURS: 3 ore/sptamn, 14 sptmni = 42 orecurs

Mod de lucru: 4 ore/sptmn, 10 sptmni (spt.2-11) + 2 ore n sptmna a 12-a

APLICAII: 2 ore/sptmn (4 ore la 2 sptmni)

K = 5


9/32

9

NOTA FINAL:

35% examen (n sesiunea ianuarie februarie 2012), din care10% activitatea la curs

35% teste n timpul semestrului (examen parial), din care10% activitatea la curs

(sptmna a 8-a: 19 noiembrie 2015)

30% aplicaii

- 15% activitate la orele de aplicaii

- 15% colocviu final la laborator


10/32

10

Examen parial:

An III 19 noiembrie 2015(cursurile din sptmnile 2 7)

Prezena tuturor studenilor este obligatorie,

fiind examen prevzut n programul depregtire, respectiv fia disciplinei

(se acord

credite)


11/32

11

Scopul cursului: instruirea studenilor pentru: analiza i sinteza

sistemelor chimice i biologice, aplicate n industrie iprotecia mediului, avnd ca obiective:

studiul principalelor tipuri de procese chimicei

biologice din ingineria chimic, biochimic, biologic

studiul problemele specifice analizei, sintezeiiproiectrii acestor procese, studiului modelelor de

sisteme ideale i reale, a proceselor care le conin


12/32

12

Coninutul cursului:

1.Introducere n ingineria proceselor chimice ibiologice

2. Procese chimice

3. Procese biologice

4. Aplicaii ale proceselor chimice ibiologice n ingineria chimic, ingineria imanagementul mediului


13/32

13

Aplicaii:

a. Lucrri de laborator:1. Prezentarea laboratorului de Ingineria proceselor chimice i biologice. Protecia

muncii. Noiuni fundamentale i problematic. Prezentarea specificului aplicaiilor.

Analiza noiunilor fundamentale pentru ingineria chimici ingineria mediului.

2. Studiul operaiei de adsorbie aplicatla decontaminarea unor eflueni apoi ceconin colorani

3. Reactoare unitare ideale. Aplicaii ale ecuaiilor de proiectare.

4. Aplicaii ale informaiilor obinute la analiza distribuiei timpilor de staionare lastudiul dispersiei n reactoarele specifice din ingineria chimici ingineriamediului.

5. Transferul de masal oxigenului n dispersii gaz-lichid ntr-un bioreactorpneumatic.

6. Modelarea empirica transferului de masgaz-lichid ntr-un bioreactor gaz-lift

7. Evaluarea final. Aprecierea i analiza rezultatelor.

b. Rezolvarea de probleme

i analize de studii decaz


14/32

14

1.IntroducereIngineria:

Aplicarea, cu anumite constrngeri, n anumite

condiii, a principiilor tiinifice la conceperea(sinteza), analiza, proiectarea, construcia (execuia)

i operarea (exploatarea) structurii echipamentelor

i sistemelor, a produselor, n folosul societii,pentru dezvoltarea durabil.


15/32

15

Analiza i sinteza sistemelor deproducie chimicse considera fi esena ingineriei chimice.

Sinteza:

Analiza:

Creerea unor realiti artificiale pe care natura nu le produce de lasine, menite sndeplineascanumite sarcini, n cele maieconomice condiii.

Rezultatul final al unui proces de sinteztehniceste o realitatematerial(de exemplu: o linie tehnologic).

Examinarea unui complex, a elementelor lui i a conexiunilordintre ele.

Analiza permite nelegerea unui sistem i a modului cumacesta funcioneaz.


16/32

16

Laborator Chimist

Proces tehnologiclaborator

Micropilot Inginer chimist

Proces tehnologicmicropilot

Pilot Inginer chimist

Proces tehnologic

pilot

Transpunerela scar

industrial

Proiectare

Execuie

Sistem industrial(chimic, biochimic

sau biologic, oricombinat

Exploatare ntreinereControl

Inginerchimis

t


17/32

17

Reaciechimic

Proces chimic

Reaciebiochimic

Proces biochimic

Reaciebiologic

Proces biologic

Tipuridereaciiaflatelabazaproceselor industriale


18/32

18

Reacia chimic:

Proces n care un set de specii chimice (molecule i elemente) setransformn alte specii chimice prin modificarea poziiei unorelectroni, cu formarea i ruperea unor legturi chimice ntre atomi.

Reacia biochimic:

Transformarea (reacia) chimicn care, un set de specii chimicese transformn alte specii chimice, de reguln interiorul unei

celule vii, mediate de enzime (care reprezintcatalizatoribiologici ce modificviteza i specificitatea reaciilor chimice dininteriorul celulelor vii).

Reacia biologic:Transformarea (reacia) biochimicnsoitde cretereai dezvoltarea masei celulare (biomasa)


19/32

19

Procesul chimic (biochimic, biologic)

Activitate la scarlaborator, pilot sau industrialn careprodusele sunt rezultatul unei reacii chimice(biochimice, biologice) desfuratn condiii bine

definite de transfer de impuls, masi cldur, pe bazaunei tehnologii, ntr-o instalaie chimic.


20/32

20

Ingineria proceselor chimice i

biologice n contextul dezvoltriidurabile

Dezvoltarea care asigurnevoileprezentului fra compromite ansageneraiilor viitoare de a-i asigura

satisfacerea propriilor nevoi.

1987, Raportul Bruntland (OUR COMMON FUTURE, Oxford University Press)

1987 The Brundtland Commission

Dezvoltarea

durabil:


21/32

21

Dezvoltarea durabil

Conceptul de dezvoltare durabil

desemneaztotalitatea formelor imetodelor de dezvoltare socio-economic, alcror fundament l reprezint, n primul rnd,

asigurarea unui echilibru ntre sistemele

socio-economice i elementele capitaluluinatural.


22/32

22

Componentele dezvoltrii durabile


23/32

23

Sistem durabil din punct de vedere economic

capabil sgenereze bunuri i servicii pe o bazcontinui solid, evitnddezechilibrele sectoriale extreme, care ar periclita sistemele de producie.

Sistem durabil din punctul de vedere al mediului nconjurtor

asigurmeninerea funciilor mediului i a unei baze de resurse stabil,prin utilizare raional, evitarea supraexploatrii resurselor regenerabile

i epuizarea celor neregenerabile.

Sistem durabil din punct de vedere social

asigurechitate, servicii sociale i de sntate adecvate, accesul la educaie,echitatea genurilor, responsabilitate i participare la viaa societii.


24/32

24

Rolul actual al inginerului ncontextul dezvoltrii durabile

Luarea de decizii pentru alegerea celor mai bunetehnologii bazate pe consideraii tehnice ieconomice, avnd ca obiectiv obinerea de beneficii

sociale (aspect economic) Utilizarea durabila resurselor materiale ienergetice ale Terrei (aspect de mediu)

Asigurarea unui impact favorabil al procesului dedezvoltare (existena locurilor de munc,distribuirea produsului muncii) (aspect social)


25/32

25

Ce (trebuie s) tie un inginer specializat nprocese chimice i biologiceChemical Engineer Curriculum

Operaii unitare Fenomene de transfer; Controlulprocesului

Chimie, Chimie fizic(termodinamici cineticchimic

ChimiaMatematica

Fenomene de transfer

Transferul de masTransferul de cldur

Mecanica fluidelor

(Transferul de impuls)

Ingineria reaciilor

Dinamica si controlul proceselor

Conceperea i proiectareaproceselor

Termodinamica

aplicata in inginerie

Laboratorul deoperaii unitare

Laboratorul

de chimie

fizic

Laboratorulde chimie

organica

Bilanuri de materiale i energie

Fizica

Termodinamica

(echilibrul fazelor)

Laboratorul de

microbiologie


26/32

26Mult succes n noul an universitar!

Bibliografie

1. Note de curs la disciplina Ingineria proceselor Chimice I Biologice, On line:

http://omicron.ch.tuiasi.ro/~mgav/2. Gavrilescu M., (1997), Bioreactoare Pneumatice, Editura Dosoftei, Iai.3. Gavrilescu M., Ungureanu F., Cojocaru C., Macoveanu M., (2005), Modelarea i

Simularea Proceselor n Ingineria Mediului, Editura EcoZone, Iai.4. Gavrilescu M., (2010), Producie IndustrialDurabil, Editura Politehnium, Iai.

5. Kolbe B., Kleiber M., Rarey J., (2012), Chemical Thermodynamics for ProcessSimulation, John Wiley & Sons, New York.

6. Petrescu S., MmligI., (1997), Ingineria proceselor chimice. Sisteme omogene,Editura Cermi, Iai.

7. Petrescu S., Balasanian I., MmligI., (1999), Ingineria proceselor chimice. Sistemeeterogene, Editura Gheorghe Asachi, Iai

8. Doble M., Kumar A., (2010), Green Chemistry and Engineering, Academic Press.9. Dunn I.J., Heinzle E., Ingham J., Prenosil J.E., (2003), Biological Reaction Engineering,

Principles, Applications and Modelling with PC Simulation, VCH Verlagsgesellschaft

GmbH, Weinheim-New York-Basel-Cambridge.

10. Richardson J.F., Peacock D.G., (2007), Chemical Engineering, vol. 3, Chemical and

Biochemical Reactors and Process Control, Elsevier.11. Roman R.V., Gavrilescu M., (1997), Fenomene de Transfer n Bioprocese, Editura

Dosoftei, Iasi.

12. Snape B.J., Dunn I.J., Ingham J., Prenosil J.P., (1995), Dynamics of Environmental

Bioprocesses. Modelling and Simulation, VCH-Verlagsgesellschaft, Weinheim.


27/32

27

2. Procese chimice

Ansambulproceselor elementare detransformarei transfercare se

desfoarn masa de reacie

Definiia procesului chimic:


28/32

28

Masa de reacie:

Reprezintansamblul de materiale rezultat din contactarea

fazelor reactante care se gsesc la un moment dat n reactor intre care au loc reacii chimice

Constituie ansamblul reactanilor, produilor de

reacie, a catalizatorilor i a substanelor inerte care seaflla un moment dat n reactor.

n funcie de numrul fazelor existente, masa de reacie poate fi:- omogen(monofazic)

- eterogen(bifazic, trifazic, polifazic)


29/32

29

Proces elementar:

Cel mai simplu proces care se manifestunitardin punct de vedere macroscopic i care este

caracterizat printr-un singur model cinetic.

Model cinetic definit de cinetica reaciilor care au loc ntr-unmicrodomeniu (cum ar fi suprafaa unui catalizator )

Microdomeniu: regiune de dimensiuni mici, care are o structurdistinctio funcie distinct


30/32

30

Mecanismul macrocinetic al procesului

chimic (mecanismul procesului chimic):

Ansamblul tuturor proceselor elementare, nordinea desfurrii lor


31/32

31

Procese elementare de transformare:

Implictransferul de fazi/sau reacia chimic

Exemple de procese elementare de transformare:

reacia chimic

dizolvarea adsorbia-desorbia vaporizarea-condensarea

formarea germenilor de cristalizare (nucleaia) transformarea alotropic topirea-solidificarea


32/32

32

Procese elementare de transfer:

Fenomenele de transfer:1.Transferul de impuls

2.Transferul de cldur

3.Transferul de mas

ingineria proceselor chimice si biologice

Documents