Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2021
Chemieingenieurwissenschaften Bachelor | ||||||
Bachelor-Studium (Studienreglement 2006) | ||||||
6. Semester | ||||||
Obligatorische Fächer | ||||||
Prüfungsblock Katalyse und Heterogene Verfahren | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
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529-0192-00L | Industrial Chemistry Ersatz für 529-0502-00L Catalysis | O | 4 KP | 3G | J. A. van Bokhoven, M. Ranocchiari | |
Kurzbeschreibung | In der Vorlesung wird beschrieben, wie die wichtigsten Chemikalien und Zwischenprodukte sowohl aus chemischer Sicht als auch aus der Perspektive chemischer Technologie/Verfahrenstechnik hergestellt werden. Reaktionsmechanismen bis zum Reaktordesign werden abgedeckt. | |||||
Lernziel | Vermitteln der Grundlagen der Reaktionsmechanismen und Reaktordesign der wichtigsten Chemikalien und Zwischenprodukte. | |||||
Inhalt | Die allermeisten Zwischenprodukte und Chemikalien stammen aus Kohle, Öl oder Gas. Die Entwicklung dieser Prozesse über einen Zeitraum von mehr als hundert Jahren hat zu faszinierenden chemischen Prozessen geführt. In der Vorlesung wird beschrieben, wie die wichtigsten Chemikalien und Zwischenprodukte sowohl aus chemischer Sicht als auch aus der Perspektive chemischer Technologie/Verfahrenstechnik hergestellt werden. Reaktionsmechanismen bis zum Reaktordesign werden abgedeckt. | |||||
Skript | Zusätzliche Unterlagen werden auf der Webseite publiziert: http://www.vanbokhoven.ethz.ch/education.html | |||||
Literatur | Hans-Jürgen Arpe, Industrial Organic Chemistry, 5th Edition, Wyley-VCH, 2010 G. P. Chiusoli, P. M. Maitlis, Metal-catalysis in Industrial Organic Processes, RSC Publishing, 2008 | |||||
529-0633-00L | Heterogeneous Reaction Engineering | O | 4 KP | 3G | J. Pérez-Ramírez, C. Mondelli | |
Kurzbeschreibung | Heterogeneous Reaction Engineering equips students with tools essential for the optimal development of heterogeneous processes. Integrating concepts from chemical engineering and chemistry, students will be introduced to the fundamental principles of heterogeneous reactions and will develop the necessary skills for the selection and design of various types of idealized reactors. | |||||
Lernziel | At the end of the course the students will understand the basic principles of catalyzed and uncatalyzed heterogeneous reactions. They will know models to represent fluid-fluid and fluid-solid reactions; how to describe the kinetics of surface reactions; how to evaluate mass and heat transfer phenomena and account for their impact on catalyst effectiveness; the principle causes of catalyst deactivation; and reactor systems and protocols for catalyst testing. | |||||
Inhalt | The following components are covered: - Fluid-fluid and fluid-solid heterogeneous reactions. - Kinetics of surface reactions. - Mass and heat transport phenomena. - Catalyst effectiveness. - Catalyst deactivation. - Strategies for catalyst testing. These aspects are exemplified through modern examples. For each core topic, assignments are distributed, corrected, and discussed. The course also features an industrial lecture. | |||||
Skript | Script and booklet of exercises as well as links to the Zoom recordings of the lectures are available in the corresponding Moodle course. | |||||
Literatur | H. Scott Fogler: Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall, New Jersey, 1992 O. Levenspiel: Chemical Reaction Engineering, 3rd edition, John Wiley & Sons, New Jersey, 1999 Further relevant sources are given during the course. | |||||
151-0926-00L | Separation Process Technology I | O | 4 KP | 3G | M. Mazzotti, A. Bardow | |
Kurzbeschreibung | Empirische Berechnungsmethoden, basierend auf dem Stoffaustausch und den Phasengleichgewichten von Gas/Flüssig- und Flüssig/Flüssig-Systemen mit idealer und nicht-idealer Thermodynamik. | |||||
Lernziel | Empirische Berechnungsmethoden, basierend auf dem Stoffaustausch und den Phasengleichgewichten von Gas/Flüssig- und Flüssig/Flüssig-Systemen mit idealer und nicht-idealer Thermodynamik. | |||||
Inhalt | Methoden zur nicht-empirischen Auslegung von Gleichgewichtstrennstufen idealer und nichtidealer Systeme, basierend auf Stoffübergangsphänomenen und dem Phasengleichgewicht. Die betrachteten Themen: Einführung in die Trennprozesstechnologie; Gas/Flüssig- und Flüssig/Flüssig-Phasengleichgewichte; Flash Verdampfung von Zwei- und Mehrstoffsystemen; Gleichgewichtsstufen und deren Kaskadenschaltungen; Gasabsorption und Strippingprozesse; Kontinuierliche Destillation: Auslegungsmethoden für Zwei- und Mehrstoffsysteme, Apparate für kontinuierliche Prozessführung, azeotrope Destillation, Apparate für Gas/Flüssig-Prozesse.; Flüssig/Flüssig-Extraktion. Die Vorlesung wird durch eine web-basierte interaktive Lernumgebung (HyperTVT) ergänzt. | |||||
Skript | Vorlesung Notizien | |||||
Literatur | Treybal "Mass-transfer operations" oder Seader/Henley "Separation process principles" oder Wankat "Equilibrium stage separations" oder Weiss/Militzer/Gramlich "Thermische Verfahrenstechnik" | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzungen: Stoffaustausch Die Vorlesung wird durch eine web-basierte interaktive Lernumgebung (HyperTVT) ergänzt: http://www.spl.ethz.ch/ | |||||
Prüfungsblock Prozesstechnik | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
529-0580-00L | Sicherheit, Umweltaspekte und Risikomanagement | O | 4 KP | 3G | S. Kiesewetter, K. Timmel | |
Kurzbeschreibung | Überblick über den Einfluss betrieblicher / prozess- und produktbezogener Aktivitäten auf die Umwelt und den Menschen, über erforderliche Risikoabschätzungen und Sicherheitsvorkehrungen sowie Hinweise auf die Schweizer Gesetzgebung (Umwelt/Arbeitssicherheit) | |||||
Lernziel | Grundverständnis für die Auswirkungen betrieblicher Tätigkeiten auf Mensch und Umwelt; Schärfung des Bewusstseins für Risiken und Sicherheitsbelange | |||||
Inhalt | Risikoanalysen – wozu braucht es eine Risikoanalyse? Kennenlernen der Hilfsmittel zur Erarbeitung einer Risikoanalyse, Besprechung konkreter Beispiele; Hinweise zu weiteren Hilfsmitteln; Hinweise gesetzliche Grundlagen , Bereiche Umwelt und Arbeitssicherheit. Aufbau einer Sicherheitsorganisation in einem Unternehmen, an einer Hochschule. | |||||
Skript | Wird bei der ersten Vorlesung zur Verfügung gestellt. | |||||
Literatur | Ergänzungsliteratur wird im Skript angegeben. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Im Rahmen der Vorlesung wird eine Gruppenarbeit im Sinne eines Leistungselementes durchgeführt, die benotet wird. Die Schlussnote setzt sich wie folgt zusammen: Gruppenarbeit (Gewichtung 30%) und schriftlicher Prüfung (70%) | |||||
529-0031-00L | Regelungstechnik | O | 3 KP | 3G | R. Grass | |
Kurzbeschreibung | Prinzip der Regelung. Modellierung dynamischer Systeme. Zustandsraumdarstellung, Linearisierung. Laplace Transformation, Systemantworten. Regelkreis - Idee der Rückführung. PID-Regler. Stabilität, Routh-Hurwitz Kriterium, Frequenzgang, Bode-Diagramm. Störgrössenaufschaltung, Kaskadenregelung. Mehrvariablensysteme. Anwendungsbeispiele für die Regelung von Reaktoren. | |||||
Lernziel | Vermittlung von fachübergreifenden Konzepten und Methoden zur mathematischen Beschreibung und Analyse von dynamischen Systemen. Konzept der Rückführung, Entwurf von Regelungen für Eingrössen- und Mehrgrössenstrecken. | |||||
Inhalt | Prozessautomatisierung. Prinzip der Regelung. Modellierung dynamischer Systeme - Beispiele. Zustandsraumdarstellung, Linearisierung, analytische/numerische Lösung. Laplace Transformation, Systemantworten für Systeme 1. und 2. Ordnung. Regelkreis - Idee der Rückführung. PID-Regler, Ziegler-Nichols Einstellung. Stabilität, Routh-Hurwitz Kriterium. Frequenzgang, Bode-Diagramm. Feedforward Compensation/Störgrössenaufschaltung, Kaskadenregelung. Mehrvariablensysteme (Uebertragungsmatrix, Zustandsraumdarstellung), Mehrschlaufenregelung, Problem der Kopplung, Relative Gain Array, Entkoppelungskompensator. Sensitivität auf Modellunsicherheit. Anwendungsbeispiele für die Regelung von Reaktoren und Destillationskolonnen. | |||||
Skript | Link Zugang zu Online-Content und Vorlesungsübertragung über RT-FS21.slack.com | |||||
Literatur | - "Feedback Control of Dynamical Systems", 4th Edition, by G.F. Franklin, J.D. Powell and A. Emami-Naeini; Prentice Hall, 2002. - "Process Dynamics & Control", by D.E. Seborg, T.F. Edgar and D.A. Mellichamp; Wiley 1989. - "Process Dynamics, Modelling & Control", by B.A. Ogunnaike and W.H. Ray; Oxford University Press 1994. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Analysis II , Lineare Algebra. MATLAB wird zur Systemanalyse und Simulation eingesetzt. | |||||
151-0940-00L | Modelling and Mathematical Methods in Process and Chemical Engineering | O | 4 KP | 3G | M. Mazzotti | |
Kurzbeschreibung | Einführung in die Modellierungstechniken und mathematischen Methoden für nichtnumerische Lösungen von Gleichungen in der chemischen Verfahrenstechnik. | |||||
Lernziel | Einführung in die Modellierungstechniken und mathematischen Methoden für nichtnumerische Lösungen von Gleichungen in der chemischen Verfahrenstechnik. | |||||
Inhalt | Formulierung und Bearbeitung von mathematischen Modellen, Auswertung und Präsentation von Resultaten, Matrizen und deren Anwendung, Nichtlineare, gewöhnliche Differentialgl. erster Ordnung u. Stabilitätstheorem, Partielle Differenzialgleichungen erster Ordnung, Einführung in die Störungstheorie, Fallstudien: Mehrdeutigkeiten und Stabilität eines kontinuierlichen Rührkessels; Rückstandskurvendiagramme für einfache Destillation; Dynamik von Chromatographiekolonnen; Kinetik und Dynamik von oszillierenden Reaktionen. | |||||
Skript | kein Skript | |||||
Literatur | A. Varma, M. Morbidelli, "Mathematical methods in chemical engineering," Oxford University Press (1997) H.K. Rhee, R. Aris, N.R. Amundson, "First-order partial differential equations. Vol. 1," Dover Publications, New York (1986) R. Aris, "Mathematical modeling: A chemical engineer’s perspective," Academic Press, San Diego (1999) | |||||
Fallstudien | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
529-0549-02L | Case Studies in Process Design II | O | 3 KP | 3A | G. Guillén Gosálbez | |
Kurzbeschreibung | Ausgehend von Teil I der Fallstudie werden für zentrale Reaktions- und Aufarbeitungsschritte vertiefte Modellierungen durchgeführt. Dabei werden Betriebsparameter optimiert, Apparate dimensioniert, Material- und Energiebilanzen erstellt, und Sensitivitäten untersucht. Besonderes Gewicht wird auf das frühzeitige Erkennen von Problemen und Optimierungsmöglichkeiten gelegt. | |||||
Lernziel | - Anwendung des Stoffes aus den Vorlesungen - Modellierung von Einheitsoperationen - Problemzentriertes Vorgehen (Anwendung verschiedener Methoden auf den selben Gegenstand) - Projektarbeit (Planung, Teamarbeit) - Berichterstattung und Vortragstechnik | |||||
Inhalt | Ausgehend von einer vorgegebenen Prozessvariante (vgl. Teil I) werden in der Fallstudie Teil II für zentrale Reaktions- und Aufarbeitungsschritte vertiefte Modellierungen durchgeführt. Dabei werden Betriebsparameter bestimmt, Verfahrensweisen evaluiert und optimiert, Apparate dimensioniert, Material- und Energiebilanzen erstellt, und die Sensitivität hinsichtlich der wichtigsten Parameter untersucht. Besonderes Gewicht wird auf das frühzeitige Erkennen von Problemen und Optimierungsmöglichkeiten hinsichtlich Produktqualität, Produktivität, Ökonomie sowie Umweltschutz und Sicherheit gelegt. Die gewonnenen Erkenntnisse werden dann im dritten Teil der Fallstudie im Rahmen des Gesamtprozesses weiter untersucht. |
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