Kemiantekniikka - Chemical Engineering

This course includes the use of scientific databases to find research results and knowledge including critical source assessment. The students will make individual or group workshops on selected research topics where they find knowledge of what is known today. They will learn to search the knowledge gap to propose research objectives, to identify promising scientific methods, and to plan for research. Students will learn to process the results to check the reliability of their results and their research hypothesis. Finally, the course will help to present the research results in presentation, thesis, or peer reviewed scientific journals. 

In the course it is told how to work safely in laboratory and which risks you should notice. In addition the chemical handling chain is explained and material safety data sheets are read. Different personal protection equipment are shown and how to choose them. The action in emergency and exceptional situations are handled as well as the roles and responsibilities of personnel in organization are discussed.

During the course the student will learn about the relevant instructions affecting his/her studies and how to generate a personal study plan. The student will familiarize him/herself with the relevant staff of his/her degree programme and with the services provided by e.g. the Library, Study Services and Career Services.

The thesis is a research or design project. Students must demonstrate the ability to complete the project independently and following a plan. A report is prepared following the LUT instructions for the Master's thesis.

Most of industrial sectors are facing a new era that requires companies to transform their operations, create new business models and foster a digital culture. In this context, the industry is facing a changing talent landscape, necessitating of new skillsets in their workforce. Companies need to ensure that their staffs are properly constituted to support this transformation process. During the course, entrepreneurship skills as well as innovative thinking for engineers will be trained using the examples from raw material sector. Case studies will bring the understanding of skills and competences of the future workforce and current trends of the industrial revolution.

Kurssilla käydään läpi: Biojalostamoiden merkitys yhteiskunnalle ja elinkeinoelämälle, sekä esimerkkejä erillaisita biojalostaloista Suomessa ja ulkomailla -Yleisimmät raaka-aineet Suomessa ja ulkomailla, sisältäen myös yleiset sivutuotteet mm. metsäteollisuudesta -Eri kuitutuotteiden valmistusprosessit, mm. perinteinen sellu sekä tekstiilikuidut - Hemisellullosa ligniini ja hiilutuoteiden valmistusprosessit - Biopolttoaineiden valmistusprosessit ja muutamien kemikaakaalien valmistusprosessit  

Prosessisimuloinnin käyttö ja perusteet. Prosessin simulointikaavio. Steady-state –simulointi. Simulointiohjelmiston rakenne ja käyttö. Kemian prosessien aine- ja energiataseiden laskenta käyttäen kaupallista kemian alan simulaattoria (Aspen Plus).

Suunnittelun lähtötiedot. Prosessisuunnittelun perusteet, metodiikka, vaiheet ja sisältö. Prosessisynteesi ja –analyysi. Prosessikaaviot. Laitesuunnittelu. Materiaalivalinnan perusteet. Sijoitussuunnittelu. Kustannus- ja kannattavuusarviointi. Projektitoiminta.

Kurssi antaa perustiedot aineensiirrosta ja sen merkityksestä kemiantekniikan yksikköoperaatioissa sekä niiden mitoituksesta. Yksikköoperaatioista kurssilla keskustellaan mm. absorptiosta, adsorptiosta, ja neste-nesteuutosta.

Kurssi antaa perustiedot tyypillisimmistä kemiantekniikan yksikköoperaatioista ja niiden mitoituksesta. Yksikköoperaatioista käsitellään askelprosessit yleisesti, absorptio, strippaus, tislaus, uutto, liuotus, ja haihdutus, sekä näihin prossesseihin liittyvät tasapainotilat.

Neljä pareittain tehtävää laboratoriotyötä: kaksi mekaanisiin ja kaksi termisiin yksikköprosesseihin liittyvää työtä.

Homogeeniset reaktiot ideaalisissa panosreaktoreissa ja jatkuvatoimisissa reaktoreissa. Reaktion mekanismi ja reaktionopeusyhtälöt. Ideaalireaktoreiden aine- ja energiataseet sekä reaktorien mitoitus. Sarjaan ja rinnan kytketyt reaktorit. Laskennalliset menetelmät reaktiotekniikassa.

Elektrolyyttiliuosten sähkönjohtokyky ja sen soveltamismahdollisuudet elektrolyyttiliuosten ominaisuuksien määrittämisessä. Kineettinen kaasuteoria ja sen soveltaminen kaasun lämpötilan ja paineen, kaasumolekyylien keskimääräinen nopeuden sekä kaasumolekyylien törmäyksien tutkimisessa. Kaasujen ja nesteiden kuljetusprosessit (lämmönjohtokyky, viskositeetti ja diffuusio).

Neljä kemialliseen termodynamiikkaan, sähkökemiaan, kinetiikkaan ja pintakemiaan liittyvää laboratoriotyötä. Töistä laaditaan kirjalliset raportit.

Opiskelija perehtyy tavallisimpiin analyyttisessa kemiassa käytettäviin alkuaineiden ja yhdisteiden analyysimenetelmiin, joita käytetään liuoskemiassa, tutkimus- ja prosessiympäristö huomioon ottaen. Keskeisiä instrumenttimenetelmiä ovat spektroskopiset ja kromatografiset menetelmät, esim. atomiabsorptiospektrometria, UV-spektrometria, ionikromatografia, nestekromatografia, ja kaasukromatografia.  Kurssilla perehdytään myös analyyttiseen tapaan esittää tulokset sekä arvioida mittausten epävarmuutta. Lisäksi tutustutaan mittausmenetelmien validoinnin perusteisiin.  Luentojen sisältö tukee kurssin ”Analyyttisen kemian laboratoriotyöt” sisältöä. 

Synteettisten polymeerien: valmistus (polymerointi, polymerointireaktioiden kinetiikka ja moolimassat), muokkaus (polymeerien rakenne ja ominaisuudet, kopolymeerit). Biopolymeerit.

Kurssiin kuuluu 2 osiota: epäorgaanisen kemian työt ja orgaanisen kemian työt Epäorgaanisen kemian osiossa  Käydään läpi yleisimpiä epäorgaanisen liuoskemian ionireaktioita ja tutustutaan kvalitatiivisiin ja kvantitatiivisiin analyysimenetelmiin. Laboratoriossa tutkitaan eri ionien reaktiota, tehdään käytännön harjoituksia kemian perusmenetelmillä, kuten gravimetria ja titrimetria. Töissä tutustutaan myös analyyttiseen ja turvalliseen työskentelytapaan kemian laboratoriossa. Työkokonaisuudet ovat itsenäisiä työosuuksia. Orgaanisen kemian osio: Turvallinen laboratoriotyöskentely. Orgaanisen kemian yksikköprosessit ja työskentelymenetelmät; teoria ja laitteistojen rakentaminen. Keskeiset yksikköprosessit: refluksointi, tislaus, uutto, kiteytys, uudelleenkiteytys, kuivaus, sulamis- ja kiehumispisteiden määritys. Monivaiheisen synteesin toteutus. Tuotteen erotus ja puhdistus sekä puhtauden arviointi. Tulosten raportointi. Spektrometriset menetelmät.

Sidokset ja isomeria. Alkaanit, alkeenit ja alkyynit. Aromaattiset yhdisteet. Stereokemia. Nukleofiiliset korvautumis- ja lohkeamisreaktiot. Alkoholit. Eetterit ja epoksidit. Aldehydit ja ketonit. Karboksyylihapot ja niiden johdannaiset. Amiinit. Heterosykliset yhdisteet. Spektroskopia orgaanisten yhdisteiden rakennemäärityksissä.

Opiskelija hakeutuu yritykseen (kesä)töihin, työskentelee siellä työntekijänä työsuhteessa, pyytää työstä työtodistuksen ja hyväksyttää työkokemuksen tekniikan kandidaatin tutkinnon opintoihinsa. Hyväksyttävän työsuhteen kesto on vähintään 4 viikkoa kokoaikaisessa työsuhteessa tai sitä vastaava kokonaistuntimäärä (väh. 150 h). Kandidaatintyön tekemistä ei hyväksytä työkokemukseksi. Työkokemukseksi voidaan hyväksyä myös ennen opintojen alkamista tehty työ, jota ei ole hyväksytty opiskelijan aiempiin tutkintoihin.

Kurssi pitää sisällään tieteellisen tiedon hakuun, käsittelyyn ja raportointiin liittyvien käytäntöjen läpikäynnin ja soveltamisen tekniikan kandidaatintyön kirjoittamisen yhteydessä. Opiskelija valitsee itse kandidaatintyön aiheensa aineopintojensa aihepiirien sisältä. Lisäksi kurssilla käydään läpi tutkimusaiheen valintaan, tutkimuksen suunnitteluun ja tiedon referoinnin ja raportoinnin etiikkaan liittyviä näkökulmia.