UKMK 11 Ulusal Öğrenci Tasarım Yarışması 2014 Türkiye’deki Kömür Rezervlerinden Metanol Üretimi 1- YARIġMA Ulusal Öğrenci Tasarım YarıĢması 2014, Türkiye‟de ilk defa düzenlenen bir öğrenci yarıĢmasıdır. Katılımcılardan bu kılavuz doğrultusunda belirtilen konuya/probleme dair çözümler hazırlamaları beklenmektedir. Kazanan öğrenciler yaptıkları çalıĢmaları sunmak üzere Eylül ayında EskiĢehir‟de düzenlenecek olan 11. Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi‟ne (UKMK 11) davet edilecektir. YarıĢma konusu, dünyanın çeĢitli ülkelerinde mühendislik hizmetleri merkezlerine sahip olan Foster Wheeler firması tarafından seçilmiĢ ve tanımlanmıĢtır. 2- YARIġMA KONUSU Ana konu “Türkiye‟deki Kömür Rezervlerinden Metanol Üretimi” olup, bu kılavuzun ilerleyen bölümlerinde daha ayrıntılı olarak anlatılmıĢtır. Problem tanımı, el kitaplarında ve diğer kaynaklarda bulunabilecek bilgiler dıĢında kalan gerekli bilgileri içermektedir. Internet değerli bir kaynak olacaktır. Ders kitapları, el kitapları, dergi makaleleri ve ders notlarının kullanımı serbesttir. Öğrenciler çözümlerini hazırlarken mevcut herhangi bir bilgisayar programını kullanabilirler. Öğrencilerin bilgisayar programları ya da baĢka çözüm araçları kullanmaları halinde, bu durumu raporlarında belirtmeleri ve kaynak olarak göstermelidirler. Katılımcıların üzerinde çalıĢacakları problem için iki seçenekleri bulunmaktadır: a) Ġlk seçenek, kömürün gazlaĢtırılması ile baĢlayan proses kompleksinin son ünitesi olan “Metanol Sentez & SaflaĢtırma” ünitesinin proses tasarımıdır. b) Diğer seçenek, proses kompleksi içinde yer alan herhangi bir karmaĢık kısmı seçmek ve üzerinde detaylı bir Ģekilde çalıĢmaktır. 3- KATILIM YarıĢmaya sadece ilan tarihinde Türkiye Cumhuriyeti ve Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyeti sınırları içerisinde bulunan üniversitelerde aktif kaydı sahip kimya mühendisliği lisans öğrencileri baĢvurabilir. BaĢvurular kiĢisel olarak ya da dört kiĢiyi geçmeyen gruplar halinde yapılabilir. Her bir grup üyesi yukarıda belirtilen koĢulları sağlamalıdır. Her Kimya Mühendisliği bölümü ya da fakültesi, yarıĢmaya katılmak isteyen öğrencilerin baĢvuruları için gerekli ilk düzenlemeleri yapacak bir fakülte danıĢmanı atamalıdır. Fakülte danıĢmanı: 1  BaĢvuru için baĢvuru formunu doldurarak YarıĢma Değerlendirme Komitesi‟ne elektronik olarak gönderecek,  Kurum içinde her iki yarıĢma seçeneği için toplam üçü geçmeyecek en uygun çözümleri son raporların tesliminden önce seçecek,  Seçilen son raporları bu kılavuzda bahsedilen son baĢvuru tarihine kadar YarıĢma Değerlendirme Komitesi‟ne elektronik olarak gönderecektir. 4- BAġVURULAR BaĢvurular, Ek 1‟de yer alan baĢvuru formunun elektronik olarak aĢağıdaki kiĢilere gönderilmesi yoluyla yapılacaktır:  Selçuk Ağca, YarıĢma Koordinatörü: agca.selcuk@gmail.com  Luigi Bressan, FWI Teknoloji Direktörü: luigi_bressan@fwceu.com  Prof. Dr. AyĢegül AĢkın, Kongre Organizasyon Komitesi Üyesi: aaskin@ogu.edu.tr BaĢvurular için son tarih 24 Mart 2014‟tür. 5- ÇALIġMANIN YAPILMASI YarıĢma problemi, son raporlar danıĢmana verilene kadar hiç kimseyle (baĢka öğrenciler, baĢka yarıĢmacılar, fakülte üyeleri ya da kurum içinde veya dıĢındaki kiĢilerle) görüĢülüp tartıĢılamaz. YarıĢma kurumlararası değildir; yarıĢmanın öğrenciler veya öğrenci takımları arasında olduğu unutulmamalıdır. Bu kılavuzda, gizlilik ve yeterlilik ile biçim, içerik ve izlenecek yol konularında belirtilen kurallara uymak zorunludur. Herhangi bir uygunsuzluk veya kurallardan belirgin bir biçimde sapma durumunda raporun kabul edilmemesi söz konusu olabilir. 6- RAPORLARIN TESLĠMĠ Raporların teslimi, elektronik ortamda (MS WORD ve PDF) ve aĢağıda belirtilen iki adımda yapılacaktır: 1. Adım: Ara Rapor AĢağıdaki baĢlıkları içeren bir ara rapor en geç 30 Nisan 2014 tarihine kadar gönderilmelidir:  Rapor özeti  Seçilen konunun tanımı  O zamana kadar yapılan çalıĢmanın ana hatları  ĠĢin tamamlanmasına kadar yapılması planlanan çalıĢmalar  YapılmıĢ olan çalıĢmalardaki önemli noktalar ve varsa, çalıĢmanın tamamlanmasına kadar olan tüm kısımlar için özel dikkat gerektireceği öngörülen alanlar  Kullanılan referanslar 2 Ara rapor, kapak sayfası ve içindekiler bölümü ile birlikte 15 sayfayı geçmeyecek; yazı tipi, satır arası ve paragraf arası boĢluklar açısından ilerideki kısımda anlatıldığı gibi, son raporda uygulanması istenilen biçimde hazırlanacaktır. BaĢlık sayfası, yarıĢmacıların ve kurumların gerçek isim bilgilerini değil, baĢvuru formunda kullanılan bilgileri içerecektir. Ara raporun uygun biçimde hazırlanmaması yarıĢma dıĢı kalmaya sebep olabilir. 2. Adım: Son Rapor Son rapor 1 Temmuz 2014 tarihine kadar YarıĢma Değerlendirme Komitesi‟ne ulaĢtırılmalıdır. Son raporun biçim ve içeriği bu kılavuzda belirtildiği gibi olmalıdır. Raporların Gönderilmesi Hem ara hem de son raporlar aĢağıdaki kiĢilere yollanacaktır:  Selçuk Ağca, YarıĢma Koordinatörü: agca.selcuk@gmail.com,  Doç. Dr. Ahmet Avcı, Koordinatör: avciahme@boun.edu.tr, Bu kiĢiler raporları YarıĢma Değerlendirme Komitesi üyelerine dağıtacaklardır. 7- SON RAPOR BĠÇĠMĠ Genel biçim kuralları aĢağıdaki gibidir:  Yazı tipi ve boyutu: Arial, 11 punto,  Tek satır aralığı,  Paragraflar arası tek satır aralığı,  Her sayfanın altında ortalanmıĢ sayfa numaraları,  Rapor bölümlerinin sayfa numaraları “Ġçindekiler” sayfasında gösterilecek,  Rapor 100 sayfayı geçmeyecek,  Tüm veriler, hesaplamalar ve sonuçlar SI birimleriyle verilecektir. Yardımcı hesaplamalar ve diğer ek çalıĢmalar kurĢun veya tükenmez kalem ile yazılabilir; ancak rapora açıkça okunabilir bir çözünürlükte taratılmıĢ olarak eklenmelidir. Raporlar, öğrencilerin veya kurumların ismine dair herhangi bir referans içermemelidir. Ġsim içeren veya herhangi bir Ģekilde kurumların kimliğini açık eden rapor eklerinden de kaçınılmalıdır. 3 8- SON RAPOR ĠÇERĠĞĠ Ġçindekiler listesi Ģu Ģekilde düzenlenmelidir: KISIM SAYFA NUMARASI Özet GiriĢ TartıĢma ve Sonuçlar Öneriler Yapılan ÇalıĢmanın Ayrıntıları Solda gösterilen içerik listesi yukarıdaki paragraf 2.a)’da tanımlanan 1. kategoriye ait konu için kullanılabilir Eğer 2. kategoriye ait bir konu seçilirse, “Yapılan Çalışmanın Ayrıntıları” kısmının alt paragrafları çalışmanın değerini ve önemini en ayrıntılı şekilde açıklayacak biçimde düzenlenmelidir. Proje Özellikleri ve Tasarım Esasları Proses Akış Diyagramları Akış Bilgileri Tablosu Bütün alternatifler için Proses Anlatımı Güvenlik Çevre Yardımcı Servisler Özeti İşletme Maliyet Özeti Ekipman Bilgisi Özeti Bir Ekipmanın Detaylı Tasarımı (örn. Distilasyon Kolonu) Ekonomik Analizin Tanımı Yenilik & Optimizasyon Aynı durum “Ekler” kısmı için de geçerlidir. Referanslar Ekler Mühendislik Hesaplamaları Bilgisayar Programları Bilgisayar Proses Simülasyonları Mevcut Metanol Teknolojilerinin Karşılaştırması Diğer Raporda yer alacak kısımların içeriği ile ilgili minimum gereksinimler [Paragraf 2 a)‟daki ilk kategori için] aĢağıdaki gibidir: Kapak Sayfası YarıĢmanın adı ve problemin baĢlığı; Hazırlayanlar (BaĢvuru Formunda kullanılan bilgilerYarıĢmacıların ve kurumun isimleri değil); Tarih Ġçindekiler Raporun “Ġçindekiler” bölümü yukarıda verilen baĢlıkları mutlaka içerecektir. Burada, her bir kısmın ilk sayfa numarası gösterilmeli, böylece tüm rapor birinci sayfadan son sayfaya kadar numaralandırılmalıdır. Özet Bu bölümde raporda yer alan proje tanımı [hangi hedeflere ulaĢıldı & nasıl ulaĢıldı], çevre [nasıl korundu, maliyetler], güvenlik [nasıl sağlandı, maliyetler], ekonomi [yatırım ve iĢletme maliyetleri, iĢgücü, analizler], sonuçlar, öneriler [projenin uygulanması önerilir mi? projeden vazgeçmek önerilir mi?] özlü ifadelerle ve raporda bulundukları sıra ile bir sayfaya indirilmiĢ olarak yazılacaktır. 4 GiriĢ Okuyucuyu çalıĢmanın anlatımına hazırlama kısımı; bu kısım, rapordaki diğer kısımlara uygun düĢmeyecek bazı önemli bilgilerin verilmesi için idealdir. Okuyucuya tasarım sürecinin geçmiĢi hakkında bilgi vermek için de çok uygundur. Aynı zamanda konu ile ilgili kaynak araĢtırmalarının verilmesi için idealdir. TartıĢma ve Sonuç Sonuçlarınızı yorumlayınız. En önemliden baĢlayarak sonuçlarınızı ayrı ayrı belirtiniz. [Teknik olabilirlik hakkında vardığınız sonuç nedir? Ekonomik olabilirlik hakkında vardığınız sonuç nedir?]. Öneriler Konuyu bir iĢ fırsatı olarak, özellikle proses ve ekonomik geliĢtirme olanakları açısından vurgulayınız. Proses teknolojisini ispatlamak ve/veya geliĢtirmek için gereken ya da istenen araĢtırma programlarından bahsediniz. Proje Özellikleri ve Tasarım Esasları Ġlgili tüm proje, proses ve ekonomik özellikleri (1) Hammadde ve ürün özellikleri, ürünün kalitesiyle ilgili göz önüne alınanlar dahil; (2) ürünlerin satıĢ fiyatı; (3) ekonomik parametreler; (4) çevre gereksinimleri; (5) proses kısıtlamaları ve (6) olağan-dıĢı maliyetleri içermek üzere ayrı ayrı belirtiniz. Proses AkıĢ Diyagramı Proses AkıĢ Diyagramı: (1) prosesin bütün ana ekipmanlarını; (2) proses ekipmanları için açıklayıcı isimleri; (3) tüm proses akımlarını; (4) tüm proses akımlarına atanan numaraları; (5) proses ekipmanları tarafından kullanılan noktalarda tüm yardımcı servisleri; (6) prosesi kontrol etmek için gerekli, önemli proses kontrol döngülerini içerecektir. AkıĢ Bilgileri Proses AkıĢ Diyagramında yer alan numaralandırılmıĢ tüm proses akımlarının her birini gösteren AkıĢ Bilgileri adında ayrı bir liste oluĢturunuz. Burada akım numaraları, her bileĢenin molar ve kütlesel akıĢları, sıcaklık, basınç ve buhar fraksiyonu bilgilerini veriniz. (Bir proses simülatöründen elde edilen akıĢ bilgileri yeterli olacaktır.) Proses Tanımı Her bir proses ekipmanı için (1) amacını; (2) amaca ulaĢmak için nasıl iĢlev gördüğünü; (3) boyutunu/kapasitesini [örneğin, santrifüj pompalar için m3/dak cinsinden hacimsel akıĢ hızı, m olarak basma yüksekliği, bar biriminde diferansiyel basınç ve kW cinsinden güç] ve (4) proses koĢullarını detaylı bir Ģekilde açıklayınız. Prosesi kontrol etmek için uygulanan strateji açıklanmalıdır. Proses Tanımının bu kısmı proses ekipmanlarının tanımına dahil edilebilir veya tercihen, “Proses Kontrol Stratejisi” adıyla ayrı bir alt baĢlık altında eklenebilir. Güvenlik Kimyasallar ve proses ile ilgili olan tehlikeleri tanımlayarak özetleyiniz ve bu tehlikelerin tasarım içerisinde nasıl ele alındığını açıklayınız. Bunun yatırım ve iĢletme maliyetlerini de nasıl etkileyebileceğini yorumlayınız. Kimyasal tehlikeler, zehirlilik, yanıcılık, reaktiflik, biyotehlikeler ve bunun gibi diğer tehlikeleri içerir. Proses tehlikeleri, yüksek basınç, sıcaklık ve bunun gibi diğer tehlikeleri içerebilir. Ham maddeler, ürünler, ara maddeler, çözücüler v.b. 5 bütün kimyasallar için bir özet tablo hazırlayınız; web kaynağı, NFPA numaraları, toksiklik limitleri, tutuĢma limitleri, parlama noktası ve atık deĢarj stratejisini dahil ediniz. (Ayrıntılı bir HAZOP veya baĢka bir tehlike tanımlama prosedürünün uygulanması beklenmemektedir. Malzeme güvenlik bilgi formu (MSDS), güvenlik bilgi formu veya ürün güvenlik bilgi formu gibi belgeler rapora konulmayacaktır. Bu bilgiler için web sayfaları referans gösterilmelidir, örneğin, etanol için malzeme güvenlik bilgi formu (http://www.nafaa.org/ethanol.pdf) sitesinden bulunabilir. Çevre Göz önüne alınan özel durumları belirterek açıklayınız. Emisyon sınırlarını açıklayınız. Emisyon sınırlarına nasıl uygunguk sağlandığını açıklayarak belgelendiriniz. Çevresel problemlerin ele alınmasının ekonomik etkisini (yatırım ve iĢletme maliyetleri açısından) açıklayınız. Yardımcı Servisler Özeti Bir tabloda, her bir yardımcı servis ihtiyacını kullanım yerine göre ayrıntılı olarak yazınız. Tablo içerisinde (1) kullanıcıyı [örneğin reaktör beslemesinin ısıtılması] (2) yardımcı servis birim maliyeti [örneğin, Yüksek Basınç Buhar (…. barg)@ …TL/kJ] (3) yardımcı servis kullanım miktarı [örneğin, …... kJ/saat] ve (4) yıllık masraf [örneğin, …....TL/yıl]. Bu masrafları toplayınız. ĠĢletme Maliyet Özeti Bir tabloda, her bir masraf kategorisini ayrıntılı olarak yazınız: (1) kategori tanımı [örneğin, Operatörler]; (2) miktar [örneğin, 5/vardiya, toplam 22]; (3) birim maliyet [örneğin, ........TL/operatör-yıl]; (4) yıllık maliyet [örneğin ........ TL/yıl]. Ekipman Bilgisi Özeti Bir tabloda, her proses ekipmanı için ilgili bilgileri ayrıntılı olarak yazınız. Bu tablo içerisinde (1) akıĢ diyagramından öğenin ismini [örneğin, reaktör besleme ön-ısıtıcısı]; (2) malzemesini [örneğin, karbon çelik]; (3) tip ve boyutunu [örneğin, … m2, sabit borulu, boru- kovan ısı değiĢtirici]; (4) proses koĢullarını [örneğin, sıcaklık ve basınç] yazınız. Bir ekipmanın detaylı tasarımı Distilasyon kolonu gibi önemli ekipmanlardan biri için tüm aĢamaları gösterecek biçimde proses tasarımını yapınız. Ekonomik Analiz Projenin ekonomik analizini uygun gösterim biçimleri ve tablolar kullanarak tartıĢınız. Yenilik ve Optimizasyon Prosesi ve projeyi elveriĢli ve ekonomik açıdan optimum hale getirmek için neler yapıldığını açıklayınız. Referanslar Örnek format: 1. Turton, R. et al., “Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes”, 3rd Ed., Prentice-Hall, Upper Saddle River, New Jersey (2009) El Hesaplamaları Ġlgili tüm el hesaplamaları rapora eklenmelidir. Örnek hesaplamalar yeterli olmayacaktır. Hesaplamalar özlü ve iyi belgelenmiĢ olmalıdır. 6 Bilgisayar Programları Kullanılan bilgisayar programına ait bilgi giriĢ dosyaları, alınan sonuç dosyaları ve kullanılan model ya da modellerin açıklamalarını terminolojisiyle birlikle ekleyiniz. Programların içinde yer alan dosyalar yeterli olabilir. Bilgisayar Proses Simülasyonları Simülasyonu yapılan proses koĢullarından biri için girdi ve çıktı dosyaları ile simülasyon akıĢ Ģemasını ASPEN, ChemCAD ya da PRO/II gibi standart bir proses simülatörü kullanarak rapora ekleyiniz. Not: Proses simülasyonundaki akım numaralarıyla proses akıĢ Ģemasındaki akım numaraları birebir aynı olmak zorundadır. Eğer simülasyon için fazla akım numarası gerekli olursa, proses akıĢ Ģemasında kullanılmamıĢ numaraları seciniz. 9- DĠL Ara rapor Türkçe ya da Ġngilizce olabilir. YarıĢmacıların Türkçe dilini seçmesi durumunda "Rapor Özeti" kısmı ayrıca Ġngilizce olarak da hazırlanacak ve rapora eklenecektir. Aynı Ģekilde, son rapor da Türkçe ya da Ġngilizce olabilir. YarıĢmacıların Türkçe dilini seçmesi hailnde, “Özet”, “GiriĢ”, “TartıĢma ve Sonuçlar” ve “Öneriler” kısımları Ġngilizce dilinde de hazırlanarak rapora eklenmelidir. 10- DEĞERLENDĠRME Raporların değerlendirmesi yarıĢma komitesi tarafından yapılacaktır. Çözümler öncelikle aĢağıdaki ölçütlere göre değerlendirilecektir:  Tasarlanan sistem düzeninin ve bunu meydana getiren unsurların uygun biçimde oluĢturulmuĢ olması (örneğin, akıĢ Ģemaları, proses ekipmanları, çalıĢmaya uygulanması etkinlikleri, vb.),  Sonuçların doğruluğu ve hesaplamaların hassasiyeti,  TartıĢma, sonuç ve tavsiyelerin sağlıklı biçimde geliĢtirilmiĢ olması,  Ekonomi, çevre, sağlık ve güvenlik konularına anlamlı yaklaĢımlar.  Yaratıcılık ve akılcılık,  Uygun biçimde sunuĢ, gramer olarak doğru, kısa ve özlü ifadeler. YarıĢma komitesinin takdiri doğrultusunda, her iki kategoride ilk üç baĢarı sırası için ( Birinci, Ġkinci ve üçüncülük) değerlendirme yapılacaktır. Birincilik Ödülleri 1500‟er lira, ikincilik ödülleri 1000‟er lira ve üçüncülük ödülleri 500 „er liradır. 11- SUNUM Kazanan öğrenciler yaptıkları çalıĢmaları sunmak üzere 02-05 Eylül 2014 tarihinde EskiĢehir‟de düzenlenecek olan 11. Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi‟ne (UKMK 11) davet edilecektir. 12- YARIġMA KONUSUNUN AÇIKLANMASI Lütfen Ek-2‟ye bakınız. 7