Overordnede kursusmål:

Kurset har som overordnet mål at de studerende får kendskab til de vigtigste termodynamiske principper, modeller og værktøjer som anvendes i industrien. Disse modeller er til rådighed i processimulatorer for beregning af faseligevægte og andre termodynamiske egenskaber ved såvel lave som høje tryk. De studerende bliver i stand til at anvende modeller til egenskabsberegning under varierende procesbetingelser og for et bredt spektrum af stofblandinger, såvel simple kulbrinter, som polære/associerende stoffer og komplekse materialer som polymerer, elektrolytter og lægemidler. De beregnede termodynamiske egenskaber er af central betydning for design af både forskellige typer separationsprocesser i olie- og gas, kemisk og biokemisk industri samt design af kemiske produkter og miljøvurderinger.

Læringsmål:

En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Udvælge passende modeller til beregning af faseligevægte for forskellige typer blandinger f.eks med upolære, polære og associerende stoffer såvel blandinger som indeholder elektrolytter og polymerer under hensyntagen til ligevægtsbetingelserne
• Beskrive de vigtigste fælles principper i mange termodynamiske modeller (lokalsammensætning, korresponderende tilstande, regulære opløsninger, gruppebidrag, fri volumen) samt deres indbyrdes relationer
• Kunne anvende de grundlæggende ligninger for alle typer af faseligevægte beregninger (VLE, LLE, SLE, VLLE, GLE, SGE,...) samt bestemme eksperimentelle aktivitetskoefficienter på basis af VLE eller SLE data
• Foretage ligevægtsberegninger for blandinger ved anvendelse af termodynamiske modeller (f.eks. via computer-programmer) og analysere de opnåede resultater
• Identificere de vigtigste intermolekylære kræfter og med baggrund heri udvælgelsen af termodynamiske modeller til konkrete formål/anvendelser
• Beskrive og analysere fasediagrammer og udvælge passende modeller som kunne bruges til deres beregning
• Beskrive de forskellige metoder der findes til estimering af såvel ren-komponent parametre samt interaktionsparametre i termodynamiske modeller (både tilstandsligninger og aktivitetskoefficient modeller)
• Kende til forskellen mellem korrelative og prædiktive modeller
• Anvende de såkaldte EoS/GE blandingsregler
• Forklare associationsprincippet og foretage simple beregninger for associationsmodeller samt forudsige associationskemaet på basis af stoffets struktur
• Forklare de forskellige modellers styrker og svagheder, og kunne vurdere forskellige modellers evne til at beskrive faseligevægte for forskellige typer beregninger
• Beregne fordelingen af et kemisk stof i miljøet (vand-luft-jord-levende organismer)

Kursusindhold:

i. Termodynamik i relation til separationsprocesser - behov for termodynamiske data - udvikling af termodynamiske modeller og teorier

ii. De vigtigste begreber og definitioner fra teknisk fysisk kemi (ideal blanding, fugacitet, aktivitetskoefficient, ligevægtesberegninger: damp-væske, væske-væske, faststof-væske, faststof-gas)

iii. De forskellige intermolekylære kræfter og deres anvendelse i udviklingen og forståelsen af teorier og modeller, det teoretiske grundlag af de vigtigste modeller

iv. Kubiske tilstandsligninger med klassiske og avancerede blandingsregler - anvendelse i olie- og gas og kemiske industrier

v. Aktivitetskoefficient modeller med vægt på "lokalsammensætning" og gruppebidragsprincippet - kemiske og farmaceutiske industrier

vi. Teorier og modeller for elektrolytter, associerende blandinger og polymeropløsninger; anvendelser i olie/polymer industrier

vii. Oktanol-vand fordelingskoefficient og anvendelse af termodynamik i miljø

Bemærkninger:

Kurset har betydning for bl.a. 5.års projekter med relation til termodynamik og separationsprocesser og olie- og gas området.

Mulighed for GRØN DYST deltagelse:

Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk

Kursusansvarlig:

Georgios Kontogeorgis , Bygning 229, Tlf. (+45) 4525 2859 , gk@kt.dtu.dk
Kaj Thomsen , Bygning 229, Tlf. (+45) 4525 2860 , KTH@kt.dtu.dk