1

Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din IaşiFacultatea de Inginerie Chimică şi Protecţia Mediului

Departamentul Ingineria şi Managementul Mediului

Ingineria proceselor chimice şi biologice/1

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

Aplicaţii: Asistent univ.dr. Camelia Smaranda

An universitar 2014-2015

2

Structura disciplinei:

- Curs

- Aplicaţii

- lucrări de laborator

- aplicaţii numerice

în conformitate cu planul de învăţământ al celor 2 serii: III-IM; III-IMA

3

III-IM

4

III-IMA

5

An III:Domeniul : Ingineria Mediului

Specializarea: Ingineria şi protecţia mediului în industrie

CURS: 3 ore/săptamână, 14 săptămâni = 42 ore curs

Mod de lucru: 4 ore/săptămână, 10 săptămâni (săpt. 1-10) + 2 ore în săptamâna a 11-a

APLICAŢII: 3 ore/săptămână (6 ore la 2 săptămani)

K = 6

6

An III:Domeniul : Inginerie şi Management

Specializarea: Inginerie economică în industria chimică şi de materiale

CURS: 3 ore/săptamână, 14 săptămâni = 42 ore curs

Mod de lucru: 4 ore/săptămână, 10 săptămâni(săpt. 1-10) + 2 ore în săptămâna a 11-a

APLICAŢII: 2 ore/săptămână (4 ore la 2 săptămâni)

K = 5

7

NOTA FINALĂ:

35% examen (în sesiunea ianuarie februarie 2012), din care 10% prezenţa la curs

35% teste în timpul semestrului (examen parţial, din care 10% prezenţa la curs

(21 noiembrie 2014)

30% aplicaţii

- 15% activitate la orele de aplicaţii

- 15% colocviu final la laborator

8

Examen parţial:

An III – 21 noiembrie 2014 (cursurile din săptămânile 1 – 5)

Prezenţa tuturor studenţilor este obligatorie, fiind examen prevăzut în programul de pregătire, respectiv fişa disciplinei (se

acordă credite)

9

Scopul cursului:• instruirea studenţilor pentru: analiza şi sinteza sistemelor chimice şi biologice, aplicate în industrie şi protecţia mediului, având ca obiective:

studiul principalelor tipuri de procese chimice şi biologice din ingineria şi managementul mediului

studiul problemele specifice analizei, sintezei şi proiectării acestor procese, studiului modelelor de sisteme ideale şi reale şi a proceselor care le conţin

10

Conţinutul cursului:

1.Introducere în ingineria proceselor chimice. Ingineria proceselor biologice

2. Procese chimice

3. Procese biologice

4. Aplicaţii ale proceselor chimice şi biologice în ingineria şi managementul mediului

11

Aplicaţii:

a. Lucrări de laborator:1. Prezentarea laboratorului de Ingineria proceselor chimice şi biologice. Protecţia

muncii. Noţiuni fundamentale şi problematică. Prezentarea specificului aplicaţiilor. Analiza noţiunilor fundamentale pentru ingineria chimică.

2. Studiul operaţei de adsorbţie aplicată la decontaminarea unor efluenţi apoşi ce conţin coloranţi

3. Reactoare unitare ideale. Aplicaţii ale ecuaţiilor de proiectare.

4. Aplicaţii ale informaţiilor obţinute la analiza distribuţiei timpilor de staţionare la studiul dispersiei în reactoarele specifice din ingineria mediului.

5. Transferul de masă al oxigenului în dispersii gaz-lichid într-un bioreactor pneumatic.

6. Modelarea empirică a transferului de masă gaz-lichid într-un bioreactor gaz-lift

7. Evaluarea finală. Aprecierea şi analiza rezultatelor.

b. Rezolvarea de probleme şi analize de studii de caz

12

1.IntroducereIngineria:

Aplicarea, cu anumite constrângeri, în anumite condiţii, a principiilor ştiinţifice la conceperea (sinteza), analiza, proiectarea, construcţia (execuţia) şi operarea (exploatarea) structurii echipamentelor şi sistemelor, a produselor, în folosul societăţii, pentru dezvoltarea durabilă.

13

Analiza şi sinteza sistemelor de producţie chimică se consideră a fi esenţa ingineriei chimice.

Sinteza:

Analiza:

Crearea unor realităţi artificiale pe care natura nu le produce de la sine, menite să îndeplinească anumite sarcini, în cele mai economice condiţii.

Rezultatul final al unui proces de sinteză tehnică este o realitate materială (de exemplu: o linie tehnologică).

Examinarea unui complex, a elementelor lui şi a conexiunilor dintre ele.

Permite înţelegerea unui sistem şi a modului cum acesta funcţionează

14

Laborator Chimist

Proces tehnologic laborator

Micropilot Inginer chimist

Proces tehnologic micropilot

Pilot Inginer chimist

Proces tehnologic pilot

Transpunere la scară

industrială

Proiectare

Execuţie

Sistem chimic industrial

Exploatare Întreţinere Control

Ingi

ner

ch

imis

t

15

Reacţie chimică

Proces chimic

Reacţie biochimică

Proces biochimic

Reacţie biologică

Proces biologic

16

Ingineria Ingineria proceselorproceselor chimicechimice șși i biologicebiologice îîn contextul dezvoltării n contextul dezvoltării

durabiledurabile

Dezvoltarea care asigură nevoile prezentului fără a compromite şansa generaţiilor viitoare de a-şi asigura satisfacerea propriilor nevoi.

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

1987 The Brundtland Commission…

Dezvoltarea durabilă:

17

Dezvoltarea durabilă

Conceptul de dezvoltare durabilă

desemnează totalitatea formelor şi metodelor de dezvoltare socio-economică, al căror fundament îl reprezintă, în primul rând,

asigurarea unui echilibru între sistemele socio-economice şi elementele capitalului

natural.

18

Componentele dezvoltării durabile

19

Sistem durabil din punct de vedere economic

capabil să genereze bunuri şi servicii pe o bază continuă şi solidă, evitând dezechilibrele sectoriale extreme, care ar periclita sistemele de producţie.

Sistem durabil din punctul de vedere al mediului înconjurător

asigură menţinerea funcţiilor mediului şi a unei baze de resurse stabilă, prin utilizare raţională, evitarea supraexploatării resurselor regenerabile şi epuizarea celor neregenerabile.

Sistem durabil din punct de vedere social

asigură echitate, servicii sociale şi de sănătate adecvate, accesul la educaţie, echitatea genurilor, responsabilitate şi participare la viaţa societăţii.

20

1992 The Rio Earth Summit…

Agenda 21 - Action Plan/ “Blueprint for Sustainable Development”

(“Proiect pentru dezvoltare durabilă” 40 capitole, 300 pagini)

Capitolul 36: Promoting Education, Public Awareness and Training

(Promovarea educaţiei, conştientizarea publicului şi instruire)

Rio de Janeiro

Summitul Pământului de la Rio de Janeiro, Brazilia

21

2000 UN Millenium Summit

New York

MilleniumMilleniumDevelopmentDevelopment

GoalsGoals(MDG)2015

Asigurarea Asigurarea durabilitădurabilităţţii ii

mediului mediului îînconjurătornconjurător

22

2002 World Summit on SustainableDevelopment

Johanesburg

Ce este dezvoltarea durabilă?

23

1. Creşterea economică

Încurajarea dezvoltării responsabile, pe termen lung, cu condiţia ca nici o naţiune sau comunitate să nu fie neglijată.

24

2. Conservarea resurselor naturale şi protecţia mediului

Reducerea consumului de resurse

Stoparea poluării

Conservarea habitatelor naturale

25

3. Dezvoltarea socială

Locuri de muncă, alimente, educaţie, energie, grijă pentru sănătate, apă şi salubritate

Respect pentru diversitatea culturală şi socială şi dreptul la muncă

Toţi membrii societăţii trebuie să joace un rol în determinarea viitorului lor

26

Decada EducaţieiPentru Dezvoltare Durabilă

2005-2014

27

Teme cheie…

Producţie şi consum durabil

Managementul apei

Biodiversitatea

Conservare & Protecţie

28

Teme cheie(cont’d)…

Promovarea sănătăţii

Pace şi înţelegere mondială

Egalitatea sexelor

Drepturile omului

Diminuarea sărăciei

Dezvoltare economică pe

bază de durabilă

29

Pentru prima dată în România, Strategia Naţională pentru Dezvoltare Durabilă a fost realizată de un Grup de Lucru constituit în baza HG nr.305/15.04.1994, care a asigurat reprezentarea tuturor partenerilor sociali, asistat de proiectul PNUD: ”Centrul Naţional pentru Dezvoltarea Durabilă” aflat sub egida Academiei Române.

Strategia Naţională pentru Dezvoltare Durabilă

Elaborarea Strategiei Naţionale pentru Dezvoltare Durabilă(SNDD) a României într-o formă revizuită conform obiectivelorconvenite la nivel comunitar şi recomandărilor metodologice ale Comisiei Europene (C.E.) a fost stabilită prin HG nr. 1216/4.10.2007, publicată in Monitorul Oficial Nr. 737/31 octombrie 2007.

30

Strategia Naţională pentru Dezvoltare Durabilă a României Orizonturi 2013–2020–2030

Guvernul României, întrunit în şedinţă la 12 noiembrie 2008, a dezbătut şi aprobat Strategia Naţională pentru Dezvoltare Durabilă la orizontul anilor 2013–2020–2030.

Orizont 2013:Încorporarea organică a principiilor şi practicilor dezvoltării durabile în ansamblul programelor şi politicilor publice ale României;

Orizont 2020:Atingerea nivelului mediu actual al ţărilor Uniunii Europene la principalii indicatori ai dezvoltării durabile;

Orizont 2030:Apropierea semnificativă a României de nivelul mediu din acel an al ţărilor UE.

31

Obiectiv fundamental:

Creşterea bunăstării şi prosperităţii individuale şi a ansamblului social la nivel naţional, urmărind o dezvoltare economică în limitele de suport ale Capitalului Natural, într-un mod care să garanteze şi calitatea vieţii generaţiilor viitoare.

Obiectivele Strategiei Naţionale pentru Dezvoltare Durabilă

32

Asigurarea dezvoltării durabile , atât la scară globală cât şi la nivel european se bazează pe reducerea celor mai evidente decalaje care există astăzi în lume, şi anume decalajele tehnologice.

Educaţia, cercetarea – dezvoltarea şi inovarea trebuie să contribuie la distribuirea echitabilă a beneficiilor oferite de noile tehnologii, la îmbunătăţirea nivelului general al cunoştinţelor ştiinţifice şi a proceselor de generare, distribuire şi utilizare în comun a ştiinţei în folosul dezvoltării durabile.

Problemele dezvoltării durabile nu-şi pot găsi soluţii viabile fără fundamentarea ştiinţifică a unor repere normative şi fără selectarea, pe baze ştiintifice, a unor ţinte fezabile şi din punct de vedere tehnic/tehnologic.

Educaţia, cercetarea, dezvoltarea şi inovarea în contextul protecţiei mediului şi dezvoltării durabile

33

Rolul actual al inginerului în contextul dezvoltării durabile

• Luarea de decizii pentru alegerea “celor mai bune tehnologii” bazate pe consideraţii tehnice şi economice, având ca obiectiv obţinerea de beneficii sociale (aspect economic)

• Utilizarea durabilă a resurselor materiale şi energetice ale Terrei (aspect de mediu)

• Asigurarea unui impact favorabil al procesului de dezvoltare (existenţa locurilor de muncă, distribuirea produsului muncii) (aspect social)

34

Ce (trebuie să) știe un inginer specializat în procese chimice și biologice

Chemical Engineer Curriculum

ChimiaMatematica

Fenomene de transfer

Transferul de masăTransferul de căldură

Mecanica fluidelor (Transferul de impuls)

Ingineria reacțiilor

Dinamica si controlul proceselor

Conceperea și proiectarea proceselor

Termodnamicaaplicata in inginerie

Laboratorul de operații unitare

Laboratorul de chimie

fizică

Laboratorul de chimie organica

Bilanțuri de materiale și energie

Fizica

Termodinamica(echilibrul fazelor)

1st Paradigm –Operaţii unitare

2nd Paradigm – Fenomene de transfer; Controlul procesului

Chimie, Chimie fizică (termodinamică şi cinetică chimică

Laboratorul de microbiologie

35Mult succes în noul an universitar!

Bibliografie1. Note de curs la disciplina “Ingineria proceselor Chimice șI Biologice”, On line:

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

Simularea Proceselor în Ingineria Mediului, Editura EcoZone, Iaşi. 4. Gavrilescu M., (2010), Producţie Industrială Durabilă, Editura Politehnium, Iaşi.5. Kolbe B., Kleiber M., Rarey J., (2012), Chemical Thermodynamics for Process

Simulation, John Wiley & Sons, New York.6. Petrescu S., Mămăligă I., (1997), Ingineria proceselor chimice. Sisteme omogene,

Editura Cermi, Iaşi.7. Petrescu S., Balasanian I., Mămăligă I., (1999), Ingineria proceselor chimice. Sisteme

eterogene, Editura Gheorghe Asachi, Iaşi8. 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 în 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.