STUDIERETNING FOR KJEMISK PROSESSTEKNOLOGI

HVA ER KJEMISK PROSESSTEKNOLOGI?

Kjemisk prosessteknologi ("Chemical Engineering") omhandler den industrielle gjennomføring av kjemiske og beslektede prosesser.
Kandidater fra instituttet innehar en nøkkelroller i industrier som fremstiller viktige produkter som olje og gass, petrokjemi, kunstgjødsel,
plast, fin- og spesialkjemikalier, metaller, papir, kunstfibre, nye materialer, og næringsmidler. Til trodd for at dette er svært forskjellige
produkter, er det fra en prosessingeniørs ståsted mange likehetspunkter. Spesielt er ideen om at man kan sette sammen enhver prosess fra
et visst antall byggeklosser (enhetsoperasjoner) viktig.

Utdannelsen legger vekt på å gi:

1. Kunnskap om utforming og drift av slike anlegg (sette sammen en prosess av byggeklossene og drive den på best mulig måte).
   Dette er systemorientert kunnskap der det viktige ikke er delene, men helheten.
2. Kunnskap om beregning og utforming av de viktigste enhetsoperasjonene (studere de enkelte byggeklossene). Dette er klassisk
   kjemiteknikk.
3. Kunnskap om de kjemiske reaksjoner og transportfenomer som inngår i prosessene (forstå prinsippene for hva som skjer i byggeklossene).
   Dette er fundamental kunnskap med sterke koblinger til kjemi og fysikk.

Denne brede tilnærmingen der man går fra atomnivå, via enhetsoperasjoner og helt opp til det totale prosessanlegg forklarer hvorfor kandidatene
fra instituttet er anvendelige på svært mange områder og derfor er meget etterspurte i industri, forskning og forvaltning.

Ved instituttet arbeider vi aktivt forskningsmessig innen følgende områder:

• Katalyse og petrokjemi.Virksomheten er rettet mot de katalytiske prosessene i kjemisk og petrokjemisk industri, i oljeraffinering og ved
  energiproduksjon. Spesiell vekt legges på heterogene katalysatorer. Styrkeområde ved NTNU/SINTEF.
• Polymer og kolloidkjemi. Dette er et område av stor betydning for norsk industri og forskningen utføres i nært samarbeide med SINTEF.
  Et meget godt kjent resultat av forskningen ved instituttet er de monodisperse "Ugelstadkulene" som har fått stor anvendelse innen
  medisin og bioseparasjon.
• Prosess-systemteknikk. Forskningen er rettet mot avansert prosessregulering, dynamisk prosess-simulering og systematiske metoder for prosessdesign; styrkeområde ved NTNU/SINTEF i nært samarbeide med Institutt for teknisk kybernetikk.
• Reaktorteknologi . Forskningen er spesielt rettet mot å studere og forstå samvirket mellom reaksjonskinetikk, molekylære transportprosesser og strømningforholdene i prosessene; det er et tett samarbeide med andre miljøer som arbeider med eksperimentell fluidmekanikk.
• Separasjonsteknologi . Forskningen er rettet mot viktige enhetsoperasjoner som absorbsjon (gassrensing), krystallisasjon og membranprosesser, samt mot det termodynamiske grunnlaget for separasjonsprosesser.
• Treforedling . Forskningen foregår i nært samarbeid med Papirindustriens forskningsinstitutt (PFI) og er rettet mot å forstå de kompliserte delprosessene som inngår når man skal lage papir

ARBEIDSMULIGHETER
Kandidatene fra studieretning for Kjemisk prosessteknologi (tidligere Industriell kjemi og Kjemiteknikk) har hittil stort sett ikke hatt vanskeligheter med å sikre seg arbeid etter endt utdannelse, og de fleste får stillinger der utdanningen er svært relevant. Siden utdanningen er anvendelig i all type kjemisk industri og konsulentvirksomhet, vil arbeidsmulighetene ikke være så sterkt påvirket av svingninger i enkelte bransjer. Etter en litt svak periode i årene 1998 – 2000, er arbeidsmarkedet bra og forventes å bli meget bra i de nærmeste årene.

Eksempler på arbeidsplasser er:

UNDERVISNING
Målsettingen for instituttets undervisning er å uteksaminere sivilingeniører som er godt kvalifiserte for drifts-, forsknings- og utviklingsoppgaver innen kjemisk industri. Studiet tar sikte på å gi en generell innføring i industrielle prosessers kjemiske grunnlag og tekniske gjennomføring. Under er vist en skjematisk oversikt over studiet ved kjemisk prosessteknologi for ordinære studenter. Studenter ved IndEcol har egen studieplan (se studiehåndboken).

**Skyggelagte emner er felles for alle siv.ing.studenter ved kjemi **

1. Minimum 3 av de 4 emnene Overflate og kolloidkjemi, Prosessregulering, Reaksjonskinetikk og katalyse og Transportprosesser må velges. Overflate og kolloidkjemi og Prosessutforming gis i vårsemesteret og vil kunne tas enten i 3. eller 4. årskurs. Reaksjonskinetikk og katalyse og Transportprosesser gis bare i på høsten i 4. årskurs. Valg vil være avhengig av hva som ble valgt i 6. semester
2. Valgbare emner i 8. semester:

• Kjemiske prosessers dynamikk og optimalisering
• Overflate og kolloidkjemi
• Petrokjemi og oljeraffinering
• Polymerkjemi 1
• Reaktorteknologi
• Treforedling grunnkurs

3. Spesialiseringen skjer i 5. årskurs gjennom fordypningsemnet som tilbys innen:

• Katalyse og petrokjemi
• Polymer og kolloidkjemi
• Prosess-systemteknikk
• Reaktorteknologi
• Separasjons- og renseteknikk
• Treforedling

Det er mulig å la prosjektoppgaven telle 3.75 eller 5 vt. og hhv ta 3 eller 2 fordypningsemner, dette avtales med faglærer og koordinator for fordypningsemnet.

4. Hovedoppgaven (diplom) gis gjerne i tilknytning til løpende forsknings- eller industriprosjekter, eventuelt som forundersøkelser som kan danne grunnlag for nye prosjekter. Som instituttets aktiviteter forøvrig spenner hovedoppgavene over et meget vidt spekter av problemstillinger. Det nære samarbeidet med SINTEF Kjemi og PFI fører gjerne til at SINTEF- og PFI-forskere medvirker som veiledere for en del hovedoppgaver. Fra våre industrikontakter mottar vi hvert år forslag til aktuelle hovedoppgaver; flere av disse med inkludert tilbud om sommerjobb. Det er også gode muligheter for å utføre hovedoppgaven i utlandet.

FORSKNINGSAKTIVITETER
Instituttets forskning er knyttet til problemstillinger man finner i norsk og utenlandsk kjemisk prosessindustri. Forskningen er dels av typen grunnleggende teknisk forskning og dels anvendt teknisk forskning. Den grunnleggende forskning gjenspeiles i stor grad i dr.ing.-arbeidene, og for tiden har instituttet ca. 55 dr.ing.studenter. Forskningen drives i stor grad i samarbeid med SINTEF, PFI, industrien og internasjonale forskningsmiljøer.

Katalyse og petrokjemi
De aller fleste produkter og materialer vi omgir oss med framstilles ved katalyserte prosesser. Heterogen katalyse er også svært viktig innenfor en rekke andre områder som miljøvern (f.eks. rensing av eksosgass) og energiproduksjon (f.eks. katalytisk forbrenning og brenselceller).

Vi arbeider derfor over et bredt område av heterogen katalyse, fra fundamentale studier og til anvendt forskning og utvikling finansiert av norsk industri. Olje og gass er de viktigste råstoffene for raffinering og petrokjemisk industri. Vi arbeider med en rekke prosesser av stor betydning i raffinerisammenheng og knyttet til gasskonvertering og petrokjemi. Hydrogen er av mange betraktet som fremtidens energi og gruppa er sentral i prosjekter knyttet til framstilling og lagring av hydrogen.

Et annet viktig og spennende område er knyttet til mikroreaktorer og ikke minst nanoteknologi. Med bakgrunn i vår forskningsaktivitet tilbyr vi fagpakker og prosjektoppgaver og diplomoppgaver innen alle disse områdene.

Prosjektoppgaver og diplomoppgaver kan være eksperimentelle arbeider rettet mot katalyse eller prosessutvikling, eller mer teoretisk orienterte oppgaver. Utdanningen gir kompetanse for å arbeide innen industri, forvaltning eller forskning og utdanning innen alle områder rettet mot foredling av olje og naturgass.

Vi tilbyr moderne laboratorier og utstyr til våre studenter. Fagmiljøet ble i 1998 utpekt som styrkeområde ved NTNU/SINTEF (KINKAT). Flere opplysninger om gruppa finner du på: http://www.chemeng.ntnu.no/research/kincat/

Til toppen>>

Polymer og kolloidkjemi
Forskningen innen polymerkjemi foregår i tett samarbeid med Polymergruppa, SINTEF Kjemi. Arbeidsområdet dreier seg i første rekke om utvikling av polymerisasjonsmetoder og polymer-produkter og har stor relevans til aktuelle oppgaver i norsk industri.

Professor Ugelstad’s oppfinnelse av metode for fremstilling av monodisperse partikler, og det meget omfattende arbeide som har foregått på anvendelsessiden, har gitt forsk-ningsmiljøet stor internasjonal anerkjennelse. På basis av partiklene er det skapt ny norsk industri som i dag ivaretas av selskapene Dynal Biotech og Dynal Particles. Spesielt utviklingen mot det medisinske området har medført et fruktbart, tverrfaglig samarbeid med medisinske miljøer i inn og utland, og i dag benyttes våre monodisperse, magnetiske partikler verden over både i klinisk behandling av ulike kreftsykdommer samt i et stort antall biokjemiske/ biologiske analyser og medisinsk forskning.

En rekke aktiviteter er rettet mot tyngre industri, f.eks. fremstilling av basispolymerer (plaster) som PVC, polyetylen, polypropylen og bindemidler som amino- og fenol-harpikser. På flere av disse feltene har instituttet hevdet seg i toppen internasjonalt De siste ti år har det skjedd en meget sterk satsing innen feltet polyolefiner (polyetylen og polypropylen) der forskningen særlig har vært konsentrert om katalysatorutvikling.

Overflate- og kolloidkjemi finner utstrakt anvendelse innen fagområder som petroleumsproduksjon (boreteknologi, økt utvinningsgrad i oljereservoarer, nedstrøms-teknologi), metallurgi, vannrensing og annen miljørelatert forskning. Ved instituttet er forskningsaktiviteten også koplet opp mot polymere kolloider (emulsjons- og suspensjonspolymerisasjon, partikkelfremstilling) samt heterogene katalysatorer.

Instituttet har et avansert overflatefysisk laboratorium for karakterisering av faste stoffer m.h.p. porøsitet og spesifikk overflate, og har under oppbygging en ny enhet med tidsmessig utstyr for undervisning og forskning. Mer informasjon om vår aktivitet finner du på gruppas side: http://www.chemeng.ntnu.no/research/polymer og på Ugelstadlaboratoriets side: http://www.chemeng.ntnu.no/research/polymer/ugelstadlab/

 Til toppen>>

se på hele det kompliserte samspillet mellom enkeltdelene.

Fagområdet omfatter syntese (systematisk utforming), optimalisering, simulering, dynamikk og regulering av kjemiske prosessanlegg. Instituttet er på flere områder i første linje internasjonalt på dette feltet og rår over gode ressurser når det gjelder dataverktøy.

De viktigste forskningsområdene er:

• statisk og dynamisk simulering
• prosessregulering (i samarbeid med Institutt for kybernetikk)
• prosess-syntese og optimalisering

Fagområdet er utpekt til styrkeområde ved NTNU/SINTEF (PROST). Innenfor PROST er det nært samarbeid bl.a. med Institutt for teknisk kybernetikk. Ytterligere informasjon om PROST finner du på: http://www.chemeng.ntnu.no/research/PROST/
Til toppen>>

Reaktorberegninger bygger på kunnskap om reaksjonskinetikk, katalyse, fluidmekanikk og masse- og varmeoverføring. Instituttets forskning på dette området omfatter både tung eksperimentell aktivitet og teoretiske studier/beregninger. De viktigste forskningsområdene er:

• Matematisk modellering av kjemiske reaktorer
• Eksperimentell analyse av strømning og varmeoverføring i kjemiske reaktorer
• Eksperimentell testing av teoretiske metoder og modeller
• Miljøteknologi (CO₂ rensing og transport av forurensninger i atmosfæren)

De fleste prosjekt- og diplomoppgaver er relatert til gruppens pågående forskningsprosjekter.
De største forskningsprosjektene innen reaktorteknologi er nærmere beskrevet på følgende hjemmesider: http://www.CARPET.ntnu.no , http://www.HiPGaS.ntnu.no og for CO₂ fjerning fra natur- og eksosgass : http://www.ntnu.no/satsingsomraader/energi_miljo/miljogass.htm Annen aktivitet knyttet til reaktorteknologigruppa er beskrevet på gruppens hjemmeside http://www.chemeng.ntnu.no/research/reactmod/.

Til toppen>>

Vil du være med på å utvikle?

• Smarte membranmaterialer, - viktig for vanskelige gasseparasjoner


• Saltkraft, - ny fornybar energi fra sjøvann og ferskvann via membranteknikk


• Nanopartikulært silika til miljøvennlige bildekk (Green Tires)


• Farmasøytiske produkter og fargestoffer

Vi tilbyr kunnskap og kompetanse som kan gjøre deg i stand til dette.

Separasjon inngår i all kjemisk og kjemisk relatert industri: Mineraler skal utvinnes, brønnstrømmer skal skilles i gass, olje og vann, ureagerte forbindelser skal resirkuleres til reaktorer, avløp skal renses, biprodukter skal skilles fra hovedprodukter. Nesten all prosessapparatur i kjemisk industri er knyttet til separasjon av forskjellige slag.

Separasjonsteknologien bygger på bl.a. kunnskap om fysikalske og kjemiske egenskaper til enkeltkomponenter og blandinger, om masse- og varmeoverføring og om teknikker og apparatur for gjennomføring av separasjoner i praksis. Innsikt i de kreftene som virker mellom molekyler og de konsekvensene disse har for de grunnleggende prosessene i "nanoskala" blir stadig viktigere. Dette blir bl.a. brukt til utvikling av materialer til membraner med spesielle egenskaper for gasseparasjoner, til studier av osmoseprosesser for "saltkraft" og framstilling av nanopartikulære materialer.

Framtidssamfunnet krever en bevisst holdning til miljøet. Miljøskadelige utslipp blir ikke tolerert, og en konsekvens av dette er bl.a. at prosessanleggene må bygges helt lukket og at energiforbruket må være lavest mulig. I denne utviklingen står separasjonsteknologi alle former helt sentralt. Viktige arbeidsverktøy for oss er derfor prosessimulering og optimalisering for søking etter den beste prosessutformingen.

Instituttet driver forskning og utvikling på en rekke felt knyttet til separasjon, der de viktigste er:

• gassrensing


• ekstraksjon og ionebytting


• membranteknologi for separasjon av både gasser og i væskefase


• materialutvikling for gasseparasjonsmembraner


• tørking og inndamping


• krystallisasjon og felling


• faselikevekter

Mer om hva vi holder på med finner du på: http://www.chemeng.ntnu.no/research/Separation/

Bransjen har to hovedlinjer som reflekteres i forskningen innen fagområdet. Den ene gjelder nedbrytning av ved til fibre, den andre oppbygging av papir fra de separerte fibrene. Hovedlinjene reflekteres i to av de tre teorimodulene som gis i fordypningsemnet, "Papirmasse" og "Papir". Dessuten gis et grunnleggende emne, "Treforedling grunnkurs".

Instituttet har lenge hatt en internasjonalt kjent virksomhet innen fiberkarakterisering og fremstilling av "mekaniske" papirmasser. Denne aktivitet er nå styrket. I samarbeid med NORAD har dette også omfattet tropiske papirfibre av jordbruksavfall.

Man arbeider med nye prosesser av mer miljøvennlig karakter som nye blekemetoder, økt utbytte fra masseframstillingsprosessen samt papirframstilling med redusert energi- og vannforbruk. Spesielt redusering av vannforbruket kan medføre prosess- og produktforstyrrelser, og å unngå slike endringer kan gi store utfordringer med hensyn på vannkjemi. Man har nær kontakt med industrien, og lovende prosessmodifikasjoner kan raskt utprøves industrielt.

Problemstillinger i tilknytning til resirkulering av papir studeres i samarbeid med industrien.

Papir er økonomisk sett landets viktigste ferdigmateriale. En økt nasjonal satsing på material-teknologi omfatter også dette materialet. For papirmaterialet er struktur- og overflatekarakter-isering og -forbedring et viktig studiefelt. Trykkpapir dominerer blant papirproduktene, og overflaten av dette papiret er kvalitetskritisk.

Generelt er enhetsprosessene i masse- og papirindustrien nær beslektet med de som behandles i den generelle kjemiteknikk; f.eks. reaktorer for koking og bleking; strømning av tofase-væsker (fibre i vann); filtrering; pressing og tørking.

Sommeren 1998 ble treforedlingsaktiviteten samlokalisert med Papirindustriens Forskningsinstitutt som flyttet inn i nybygg like ved Kjemiblokkene. Her finnes også arbeidsplasser for studenter som tar treforedlingsfag. Samlokaliseringen har gitt sterkt utvidet adgang til avansert utstyr og ekspertsamarbeid.

Mer informasjon om treforedling og treforedlingsgruppa finner du på hjemmesida vår: http://kikp.chembio.ntnu.no/research/paper/norsk.shtml

Til toppen>>