Õppeaine eesmärk on:
- tutvustada projekteerimise põhilisi kontseptsioone;
- tutvustada tehnoloogiliste protsesside majanduslikku analüüsi meetodeid;
- harjutada materjali- ja energia bilansside koostamist;
- õpetada teistes valdkondades saadud teadmisi rakendama tehnoloogiliste protsesside kujundamisel;
- õpetada tehnoloogiaprotsesside projekteerimist arvutitarkvara abil.

The aim of this course is to:
- introduce the fundamental concepts of process design;
- introduce methods for the economic analysis of technological processes;
- practice the preparation of material and energy balances;
- teach how to apply knowledge from other fields in the design of technological processes;
- teach process design using computer software.

Õppeaine läbinud üliõpilane:
- analüüsib protsesside projekteerimisega seotud probleeme;
- eristab projekti tasuvuse ja investeeringute analüüsi kontseptsioone;
- koostab protsesside plokkskeeme ja analüüsib tehnoloogilisi skeeme;
- koostab ja lahendab materjali- ning energiabilansse ja teostab majanduslikku analüüsi iseseisvalt ning arvutitarkvara kasutades;
- tutvustab rohelise inseneriteaduse põhikontseptsioone;
- eristab interdistsiplinaarseid seoseid ja suudab lahendada probleeme piiratud informatsiooni tingimustes, kasutades teiste valdkondade teadmisi ja sobivaid meetodeid.

After completing this course the student:
- analyses problems related to process design;
- distinguishes between the concepts of project profitability and investment analysis;
- creates process block diagrams and analyses technological schemes;
- prepares and solves material and energy balances and performs economic analysis both independently and using computer software;
- introduces the basic concepts of green engineering;
- identifies interdisciplinary connections and can solve problems with limited information using knowledge from other fields and appropriate methods.

Protsessi kujundamisel lahendatavad tehnoloogilised, majanduslikud ja sotsiaalsed küsimused. Tehnoloogilised skeemid ja olemasolevate protsesside analüüs. Materjali- ja energiabilansid keemilise reaktsioonita ja reaktsiooniga ning retsükliga süsteemides. Majanduslik analüüs: põhikapitali investeeringute ja tootmiskulude hindamine, protsessi tasuvusanalüüs. Konstruktsioonimaterjalid. Protsessi tingimuste mõistmine: erilist tähelepanu nõudvad töötingimused. Protsessi optimeerimine: protsessi simulatsioon, soojuse rekuperatsioon, Pinch-tehnoloogia. Sotsiaalne mõju: eetika, professionaalsus, tervis, ohutus, keskkonnaküsimused ja kestlikud tehnoloogiad. Suhtlemisoskused: meeskonnatöö, tõhus suhtlemine.

Technological, economic and social issues to be solved during the process design. Conceptualization and analysis: process diagrams and analysing existing processes. Material and energy balances in the systems with or without chemical reactions and recycle streams. Economic analysis: estimating fixed capital investment and manufacturing costs, measuring process profitability. Materials of construction. Understanding process conditions: conditions of special concern. Process optimization: process simulation, heat integration, Pinch technology. Societal impacts: ethics, professionalism, health, safety, environmental issues, and green engineering. Interpersonal and communication skills: working in teams, communicating effectively.

Semestris toimuvad harjutustunnis 2 kontrolltööd (abimaterjalide kasutamisega), kus lahendatakse arvutusülesandeid. Iga kontrolltöö sisaldab kolme ülesannet. Hindamisel maksimaalne punktide arv on 26 punkti (13 p iga kontrolltöö).
Kontrolltöö puhul on hinnatavad tegurid:
- erinevate füüsikaliste ühikute süsteemide tundmine ja kasutamine;
- materjalibilansside koostamise ja lahendamise oskus retsükliga ja ilma retsüklita süsteemides;
- materjalibilansside koostamise ja lahendamise oskus keemilise reaktsioonita ja keemilise reaktsiooniga süsteemides, ideaalgaasi seaduse tundmine ja kasutamine ülesannete lahendamiseks;
- energiabilansside koostamise ja lahendamise oskus;
- materjali- ja energiabilansside kooslahendamise oskus.

Hindamisel loetakse vigadeks: massi- ja energiabilansside vigane koostamine, vead keemilise reaktsiooni koostamises ja selle stöhhiomeetrias, vale ühikute kasutamine, lõppvastuse puudumine, ülesande lahendamata jätmine, ülesande osaline lahendamine, vale vastus.
Iga kontrolltööd saab teha kaks korda.

Praktikumis koostab üliõpilane viis tehnoloogia protsessi mudelit vastavalt saadud ülesannetele ja seletab projekteerimiskäiku (mudeli kaitsmine). Hindamisel maksimaalne punktide arv on 20 punkti (kokku viis mudelit).
Hinnatavad tegurid on:
- projekteerimise metoodika valdamine;
- tehnoloogiprotsessi skeemi koostamise ning lähteandmete sisestamise oskused;
- oskus korrektselt lahendada projekteeritud süsteemi üld- ja seadmebilanssi ning teha majanduslikku analüüsi.

Hindamisel loetakse veaks vähemalt ühe projekti mitteteostamist ja projekteerimiskäigu mittetundmist.

Kursuse teadmiste kontroll toimub kirjaliku eksamina kursuse lõpus. Hindamisele pääsemise eeldused on praktikumides osalemine ning harjutustunnis kontrolltööde kirjutamine. Teadmiste hindamiseks pakutakse vastavalt õppeaine põhiliste peatükkide arvule üheksa ülesannet, mis sisaldavad kolm valikvastustega teoreetilist küsimust (16%), neli ülesannet, mis tuleb lahendada, kasutades kursuse jooksul omandatud keemilis-tehnoloogilisi printsiipe ja kontseptsioone (57%) ning kaks graafilist ülesannet (27%). Hindamisel maksimaalne punktide arv on 54 punkti. Eksamil lubatakse kasutada ühte A4 formaadi lehte kursusel käsitletavate valemitega.

Eksamil hinnatavad tegurid on:
- projekteerimise metoodika põhimõtete valdamine;
- erinevate protsesside plokkskeemide koostamisega ja tehnoloogiliste skeemide analüüsiga seotud oskused;
- projekti tasuvuse ning investeeringute analüüsi kontseptsioonide tundmine;
- erinevate konstruktsioonimaterjalide eripärade tundmine;
- oskus projekteerimisega seotud probleemi ära tunda ning lahendada, kasutades interdistsiplinaarseid teadmisi.

Hindamine (summaarselt harjutustunnis ja praktikumis saadud punktidega):
„1“ – 51 kuni 60%
„2“ – 61 kuni 70%
„3“ – 71 kuni 80%
„4“ – 81 kuni 90%
„5“ – 91 kuni 100%

During semester there are two written tests, which cover seminar’s materials; test includes three problems to solve. The maximum achievable result is 26 points (13 p. each test).
The evaluation criteria are as follow:
- familiarity and ability to use the different systems of measure units of physical parameters;
- ability to compose and solve the material balances for the systems with and without recirculation;
- ability to compose and solve the material balances for the systems with and without chemical reaction, knowledge of ideal gas law and ability to apply this to solve the respective problems;
- ability to compose and solve the energy balances;
- ability to compose and solve the material and energy balances jointly.
Following items will be taken as faults at the evaluation: compiling of incorrect mass and energy balance, incorrect chemical reactions and mistakes in their stoichiometry, incorrect use of units of measurement, absence of final answer, leaving the problem to be unsolved, leaving the problem to be partially solved, wrong answer.
Each test could be done twice.

To pass an assessment in practical classes student performs five different process simulations according to the design case descriptions received and defends the course of simulation. The maximum achievable result is 20 points.
The evaluation criteria are:
- the understanding and mastering of basic principles of the process design using the corresponding simulation software;
- ability to draw the process block flow diagrams and enter the initial data;
- appropriate skills to calculate the general and unit’s balances and perform the economic analysis.
Following items will be taken as faults at the evaluation: at least one case project is not designed; the course of simulation is unknown.

The written exam is scheduled at the end of the course for the knowledge evaluation. The written exam covers all topics studied and includes three theoretical multiple choice questions (16%), four problems to assess the course participants’ knowledge or skills to answer specific economical or technological questions (57%) and two graphically solved tasks (27%). The maximum achievable result is 54 points. Use of A4 format sheet with formulas is allowed.

The following evaluation criteria are used in the final exam:
- understanding and use of the basic principles of the process design,
- ability to draw the generic process block flow diagrams and to analyse the process flow diagrams,
- knowledge of engineering economic and profitability analyses’ concepts,
- ability to estimate the specific properties of the different materials of construction,
- ability to recognise the specific problems associated with process design and solve these using interdisciplinary knowledge.

Evaluation mark (total points received in the practical class, seminar and exam):
„1“ – 51 to 60%
„2“ – 61 to 70%
„3“ – 71 to 80%
„4“ – 81 to 90%
„5“ – 91 to 100%

-

-

Õppejõud teeb kättesaadavaks Moodle’i kursuse lingi.

R. Turton, J. Shaeiwitz, D. Bhattacharyya, W. Whiting, 2018, Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes, 5th Edition, Pearson
D. M. Himmelblau, J. B. Riggs, 2012, Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering, 8th Edition, Pearson
G. Towler, R. Sinnot, 2008, Principles, Practice and
Economics of Plant and Process Design, Elsevier

Marina Kritševskaja, kaasprofessor (EK - materjali- ja keskkonnatehnoloogia instituut)