K-INFO
HU
EN
Login

Process Engineering

Folyamattan
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
Subject name (Hungarian, English)
Folyamattan
Process Engineering
Subject code BMEVEKFM211
Subject type
Training Level
Course types and hours (weekly/semester)
Course type lecture tutorial laboratory
hours (weekly) 2 0 1
type (linked/independent) derived course
Assessment type félévközi érdemjegy
Credits 4
Subject coordinator
DR. Farkas Tivadar
position: adjunktus
Responsible department
Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék
Faculty Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar
Subject website http://kkft.bme.hu/en/education/subjects/procengmsc
Primary curriculum type
Direct prerequisites – Strong prerequisite none
Direct prerequisites – Weak prerequisite none
Direct prerequisites – Parallel prerequisite none
Direct prerequisites – Milestone prerequisite none
Direct prerequisites – Exclusion none

Objectives

Programme

Overview of problems and methods of process synthesis.

Simplified problem of heat exchange network synthesis. Combinatorial difficulty. Convential approach and methods, fast algorithm, heat content diagram, assignment methods. Minimum approach temperature. Relation of economic and energetic optima.

Heat curves, composite heat curves, CC diagram, pinch, energy targeting, pinch pair, shifting, GCC diagram. Heat cascading and its relation to GCC.

General pinch rules. Pich design, grid diagram, pinch design rules. Rules far from the pinch, hidden pinch.

Area targeting, vertical design, spagetti network. Design if a single general heat transfet coefficient is unacceptable as approximation. Supertageting with grass-root design and retrofitting. GCC and utility distribution.

Separation sequenceing of continuous rectification of near ideal multicomponent mixtures. Heuristic, load factors, application and applicability of dynamic programming. Underwood's equations for multicomponent mixtures, determination of minimum vapout flow rate.

Energetics of rectification. Entropic efficiency. Net separation work, reversible distillation.

Energy saving versions of retification. Variants of feeds and removals, stepwise heat turnover. Thermally coupled systems, Petlyuk system, Kaibel column, partially coupled columns and their application. Energy integrated columns (double effect distillation), its conditions, variants and relations to direct and indirect sequences.

Variants of heat pump distillation. Why is a compressor needed? Application of heat pump related to column internals.

Allocation of thermal operations (thermal separation processes, heat engines and heat pumps) along heat cascade. GCC and power stations. Energy integration, coupling, and heat pump distillation related to the general pinch rules.

Overview of distillative separation of azeotropes and near identical boiling points: pressure-swing distillation, extractive, electrolitic and reactive distillation, and azeotropic distillation. Residue curves, separatrix, RCM, simple distillation regions. Feasibility with recycling. Step over separatrices. Principles and feasibility of batch extractive distillation variants.

Water use and re-use networks. Water lines, composite water line, and structure synthesis at a single or lumped contaminator. Regeneration and re-use. Regeneration and recycling.

Optional parts depending on progress in the actual semester:

Pinch and mathematical programming. Structure synthesis with mixed integer programming.

Metaheuristic methods. Simulated annealing, genetic algorithms, ant colony simulation. Statistic interpretaion of metaheuristics.

Computer practices:

Series 1: Basic phase equilibria and flash calculations for those students who have not accomplished the computer practices of BMEVEVMA605 Process Engineering (BSc curse)

Optional parts depending on progress in the semester:

Design and detailed calculation of rectification of near ideal multicomponent homogeneous mixtures, energy integrated or heat pump distillation systems, or a process separating azeotropic mixture, with recycling entrainer.

This Process Engineering course targets ideas and basic techniques of Process Structure Design, also called Chemical Process Synthesis. The most important problems and solution methods of process synthesis are presented. Included are detailed discussion of energy recovery networks and mass exchange networks, distillation sequencing, energetically efficient continuous rectification variants, continuous distillative separation processes applicable to azeotropic and near boiling mixtures. Optionally, depending on progress, feasibility methods applicable in assigning batch distillation of azeotropes, as well as the most important heuristics of scheduling are also discussed.

Learning outcomes

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Knowledge
Ismeri a vegyipari folyamatszintézis fő feladatait, ezek összefüggését, hierarchikus szemléletben. Ismeri a folytonos és diszkrét szélsőérték-keresés megoldási módszereinek alapelveit. Ismeri a többkomponensű elegyek közel optimális szétválasztási sorrendjének tervezési módszereit, és a kapcsolódó egyszerűsített modelleket. Ismeri az ipari hőerőművek körfolyamatának általános felépítését, működésének elveit, teljesítményének jellemzőit. Ismeri a hőszivattú általános felépítését, működésének elveit, teljesítményének jellemzőit és fő meghatározóit, ismeri zárt és nyílt hőszivattyús rektifikálási változatokat. Ismeri az energiafogyasztó és visszanyerő egységek hálózatba integrálásának pinch-technikáját, ezen belül a hőkaszkád-számítást, a hőcserélő hálózatok kijelölését, gazdasági előtervezését, a kaszkád integrálási elveit hőerőgépekkel, hőszivattyúval és termikus vegyipari műveletekkel. Ismeri a komponens-visszanyerő hálózatok kijelölésére és az elosztott vízfogyasztásra és vízkezelésre alkalmazott pinch-technika főbb elveit. Ismeri a reverzibilis rektifikálás modelljének alapelveit, és ismeri az energiatakarékos és az energetikailag integrált rektifikáló rendszerek fő tehnológiai változatait Ismeri a maradékgörbék és maradékgörbe-térképek lényegét, használatát folyamatos szétválasztó rendszerek esetén.
Skills
Képes számítógépes folyamatszimulátorral modellezni, méretezni, és optimálisan tervezni összetett folyamatok műveleti egységeit és az egész folyamatot együtt. Képes egyedi és összetett folyamatok elvi és számítógépes modelljét kialakítani és implementálni folyamatszimultorban.
Attitudes
Az adott vagy tervezendő technológiákat, folyamatokat részegységek kapcsolati rendszereként, az energia, víz, és egyéb felhasznált erőforrások és gazdasági szempontok együttes figyelembe vételével elemzi, modellezi és tervezi.
Autonomy and responsibility

No learning outcomes recorded.

Oktatási módszertan

lecturing and computer practices

Tanulástámogató anyagok

Online források
E. Rév: Process Engineering I. Process modelling and simulation. 2013; E. Rév: Process Engineering II. Process synthesis. 2013; Downloadable from the home page of the course in the homepage of the Department;  ; Optional suggested additional literaure:; ·         J. M. Douglas: Conceptual Design of Chemical Processes, Mc-Graw Hill, 1998; ·         R. Smith: Chemical Process Design and Integration, John Wiley & Sons, 2005; ·         Kemp, I.C. (2006). Pinch Analysis and Process Integration: A User Guide on Process Integration for the Efficient Use of Energy, 2nd edition. Includes spreadsheet software. Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-8260-4. (1st edition: Linnhoff et al., 1982).; ·         Shenoy, U.V. (1995). "Heat Exchanger Network Synthesis: Process Optimization by Energy and Resource Analysis". Includes two computer disks. Gulf Publishing Company, Houston, TX, USA. ISBN 0-88415-391-6.; ·         El-Halwagi, M. M. and V. Manousiouthakis, 1989, "Synthesis of Mass Exchange Networks", AIChE J., 35(8), 1233-1244.; ·         Hallale, Nick. (2002). A New Graphical Targeting Method for Water Minimisation. Advances in Environmental Research. 6(3): 377-390; ·         Wang, Y. P. and Smith, R. (1994). Wastewater Minimisation. Chemical Engineering Science. 49: 981-1006; ·         J. D. Seader, E. J. Henley, D. K. Roper: Separation Process Principles, John Wiley & Sons, 2011; ·         F. B. Petlyuk: Distillation Theory and Its Application to Optimal Design of Separation Units, Cambridge Univ. Press, 2004

Recommended preliminary knowledge for completing the subject

Knowledge type competencies
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Skill type competencies
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Recommended (non-compulsory) preliminary competencies
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Chemical unit operations (fluid transport, heat transport, component separation)
General rules
Requirements: a.       In the semester: 2 written test and solve a project work using ChemCAD The final mark of the subject is calculated based on the results of mandatory Tests and Laboratory project work as follow (each part should be completed with at least satisfactory (2) mark):   Test 1: 1/3 Test 2: 1/3 Project work: 1/3 Re-takes: Repeated tests Consultations: according to need
Assessment methods
In-term assessments

No detailed assessments provided.

Weight of in-term assessments

No weights provided.

Exam-period assessments

No detailed assessments provided.

Weight of exam elements

No weights provided.

Grade calculation

No grade thresholds provided.

Attendance requirements

No attendance requirements provided.

Rules for retake and resubmission

Not provided.

Short description

Not provided.

Detailed description
Dr. Endre Rév    associate professor     Department of Chemical and Environmental Process Engineering
Recommended courses
contact hours 42 study  before classes 10 study before tests 68 preparing homeworks 0 study of additional printouts 0 study for exam 0 sum 120  
Workload to complete the subject

No workload breakdown provided.

Validity of subject requirements
Requirements valid from:
Requirements valid until:
Curriculum placement
Faculty Program Curriculum Curriculum type Primary
Default Faculty Default Program Default Curriculum nem
Default Faculty vegyészmérnöki Vegyészmérnöki mesterképzési szak tanterve kötelezően választható nem