Faglig innhold

Fordypningsemnet består av valgbare tema som kombineres slik at total belastning blir 7.5 stp. Valgbare tema er:

- Reaktormodellering (3.75 stp): Utdyper studentenes grunnleggende forståelse av transportprosesser for masse, varme og bevegelsesmengde for derved å gjøre dem i stand til å utvikle realistiske modeller for ulike typer reaktorer. Koplingen mellom termodynamikk, kinetikk, masse- og varmetransportprosesser og strømning vil bli diskutert. Kurset inkluderer en introduksjon til numeriske metoder som blir brukt for å løse reaktormodeller hvor detaljer i beskrivelsen av strømningsforhold er spesielt viktige.

- Gassrensing (3.75 stp): Hydraulisk beregning av platetårn og pakkede tårn. Beregning og modellering av masseoverføringshastigheter og tårnhøyder for både fysikalske og kjemiske systemer. Prosesser som behandles vil være fjerning av CO2 og H2S fra naturgass, tørking av naturgass og fjerning av f.eks. CO2, HF og SO2 fra fyrgasser. Klimaproblematikk på et overordnet plan hvor relevante gasser inngår (CO2, NOx, SO2, VOC). Internasjonale avtaler. Andre typer utslipp som NOx og VOC. Renseprosesser for SO2 fra industri, forbrenningsgasser. Gassrensing med membraner – grunnleggende mekanismer og materialteknologi.

- Membranseparasjon (3.75 stp): Temaet vil omhandle innføring i grunnleggende materialteknologi og membranseparasjon i væske- og gassystemer. Delemner er transportmekanismer, membrantyper og deres framstilling og egenskaper, moduler og anlegg. Videre behandles de viktigste problemene som er konsentrasjonspolarisasjon og “fouling” (tilskitning av membranen) og metoder til å redusere virkningen av disse. Mange effekter i forbindelse med adsorpsjon er svært lik dem man finner for membraner: Bindemekanismer til overflaten, adsorpsjonslikevekter, porestruktur og transport i porene. Dette danner grunnlaget for den regnemessige behandlingen og tekniske utformingen av separasjonsanlegg basert på selektiv adsorpsjon.

- Krystallisasjon og partikkeldesign (3.75 stp): Generell krystallisasjonsteori: Termodynamiske betraktninger for å definere overmetning. Gitterstukturer og polymorfi. Kjernedannelse, krystallvekst, krystallvekstmodeller og agglomerering. Introduksjon til populasjonsbalansen. Eksperimentelle teknikker for bestemmelse av partikkelstørrelsesfordeling og krystallmorfologi. Forsøksstrategier for bestemmelse av kjernedannelses- og krystallvekstkinetikk og -mekanismer. Spesielle betingelser knyttet til produksjon av nanopartikler og materialfremstilling ved biomineralisering.

- Absorpsjon (3,75 stp): Modellering av “packed beds” med plug flow og dispersjon. Masseoverføringsmodeller for samtidig diffusjon og reaksjon som inkluderer forsterkningsfaktorberegninger. Beskrivelse av ulike hastighetsregimer, hydrauliske beregninger, trykkfall. Prosjektarbeid med bruk av Matlab for å modellere en absorbsjonkolonne, løsningsmetoder som med diskretisering.

- Kjemisk prosessteknologi, spesialtema (3.75 stp)

Tema fra andre av instituttets fordypningsemner eller ved andre institutt/fakultet kan velges i samråd med koordinator.

Læringsutbytte

Etter endt emne skal studentene kunne:
- Utvikle modeller for forskjellige typer kjemiske reaktorer, løse det resulterende sett av ligninger og analysere data.
- Gjøre rede for innledende hydrauliske beregninger og dimensjonering ved hjelp av relevante data for masseoverføring, termodynamikk og kinetikk.
- Å gi basiskunnskaper innen fagfeltet som grunnlag for fordypning i membranmaterialer og praktisk anvendelse av membranseparasjon.
- Gjøre rede for ulike mekanismer for kjernedannelse og vekst av krystallinske partikler og forstå koblingen mellom termodynamisk drivkraft og kinetikk ned henblikk på dannelsen av krystallinske partikler.
- Forstå anvendelsen av krystallisasjonsteori innenfor forskning og i industriell sammenheng for å forutsi krystallstørrelsesfordeling, faststoff/væske-separasjon, biomineralisering og scaling av karbonater (beleggdannelse).
- Beregne oppførselen til laboratorie og industrielle reaktorer.
- Prosjektere anlegg for de mest vanlige gassrenseprosesser.
- Utlede uttrykk for nukleeringshastigheten fra klassisk nukleeringsteori og beregne nukleerings- og veksthastigheter for krystallinske partikler.
- Foreslå tiltak for å kontrollere partikkelstørrelse og partikkelstørrelsesfordeling basert på endringer i aktuelle systemparametere. Dimensjonere kontinuerlige krystallisatorer.
- Innhenting, forståelse av og referering til fagfellevurdert internasjonal litteratur.
- Rapportskriving og presentasjonsteknikk.

Læringsformer og aktiviteter

Undervisning i temaene kan være forelesninger, kollokvier, seminarer, øvinger og/eller selvstudium.

Spesielle vilkår

Anbefalte forkunnskaper

Grunnleggende kunnskaper i kjemisk prosessteknologi.

Kursmateriell

Oppgis ved kursstart.

Studiepoengreduksjon