8D07108 Химическая инженерия в Торайгыров университет

Цель дисциплины – сформировать у докторанта способность обоснованно выбирать и применять современные теоретические и экспериментальные методы исследований, которые обеспечат проведение фундаментальных и прикладных исследований с получением соответствующих международным требованиям результатов. Аудиторные занятия проводятся в виде лекций и практических занятий. Практическая работа докторантов включает следующие формы активности: решение учебных задач с привлечением литературы и интернет-ресурсов; поиск научно-технической информации с целью анализа выявления ключевых проблем; задания по интерпретации спектров, хроматограмм, данных рентгеноструктурного анализа, дериватограмм. Текущий контроль знаний докторантов организован как устный групповой опрос, дискуссия, выполнение контрольных, тестирование и подготовка презентационного материала согласно теме научного исследования. Предусмотрена интеграция в содержание данного курса массовых открытых онлайн курсов «Uncertainty and Research» Johns Hopkins University, «Being a researcher (in Information Science and Technology)» Politecnico di Milano на платформе Coursera с перезачётом соответствующих тем дисциплины. По окончании курса обучающийся способен: самостоятельно ставить и решать задачи исследовательского характера, интерпретировать и обобщать данные, полученные современными методами анализа, планировать проведение научных исследований в заданном направлении. Дисциплина завершается экзаменом в письменной и устной форме.

Целью дисциплины является изучение различных способов оценки устойчивости технологических процессов. Термин «устойчивость» или «устойчивое развитие» подразумевает развитие, которое удовлетворяет потребности настоящего времени, не ставя под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности. Соответственно, устойчивость технологических процессов определяется экономическими, экологическими, и социальными факторами. Данный курс направлен на изучение обучающимися того, как химические производства влияют на данные три аспекта устойчивого развития. В рамках курса, докторанты сфокусируются на изучении таких инструментов оценки как «экологический след» («ecological footprint») и оценка жизненного цикла («Life Cycle Assessment») в контексте подхода системного анализа («the system analysis approach») для практического применения результатов оценки и принятия решений для дальнейшего развития химических производств. Результатом данного курса будет разработанный проект согласно Классификатору проблемных вопросов промышленных предприятий. Результаты проекта будут оцениваться совместно с инженерно-техническими работниками предприятий партнеров, а также привлеченными экспертами в сфере оценки устойчивости технологических процессов. Данные результаты будут опубликованы в виде научной статьи в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта. Предусмотрена интеграция в содержание данного курса массовых открытых онлайн курсов «Introduction to Sustainbility» University of Illinois at Urbana-Champign, «Life Cycle Assessment» University of Michigan на платформе Coursera с перезачётом соответствующих тем дисциплины. Финальное оценивание определяется совокупностью мнений преподавателя, представителей предприятий, приглашенных экспертов, а также соответствием результатов требованиям к научной публикации.

Цель дисциплины – сформировать у докторанта способность обоснованно подбирать методы анализа катализаторов и наноматериалов и уметь обсудить результаты их исследования. Дисциплина включает: изучение современных аналитических методов анализа физико-химических свойств различных материалов, современных методов анализа поверхности различных материалов, проблем, связанных с техникой подготовки и анализа проб со сложной и разнообразной матрицей, методов отбора проб и подготовки их к анализу, а также оптимизации аналитических параметров и процедур; обозначение возможных источников ошибок в аналитической методике и методов их устранения; знакомство с тенденциями развития современных аналитических методов. Результатами освоения дисциплины являются: способность описать основные аналитические методы, используемые для идентификации и количественного определения аналитов и обсудить возможность использования разных методов при анализе разных образцов в зависимости от цели исследования; умение различить, определить и описать элементы конструкции современных аналитических приборов и умение интерпретировать и логически обсудить результаты экспериментального исследования. Обучение будет происходить в форме лекций и семинаров (дистанционно). Дисциплина завершится экзаменом.

Целью дисциплины является подготовка докторантов к созданию новых перспективных процессов глубокой переработки нефти. Курс посвящён современному состоянию и актуальным проблемам углубления переработки углеводородного сырья и повышения качества нефтепродуктов. Большое внимание уделяется переходу к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, глубокой переработке углеводородного сырья, формированию новых сырьевых источников. В рамках дисциплины обучающиеся анализируют современное состояние топливно-энергетического комплекса РК и мира, современные и перспективные процессы глубокой переработки углеводородного сырья, изучая в том числе современные промышленные и лабораторные технологии процессов первичной переработки нефти и газов, термолитической переработки нефтяного сырья, каталитической гетеро- и гомолитической и гидрокаталитической переработки нефтяного сырья. В процессе изучения дисциплины докторанаты выполняют индивидуальную исследовательско-поисковую работу по одному из перспективных процессов переработки углеводородного сырья. Данная работа завершается её открытой защитой с привлечением в качестве рецензента представителя предприятия-партнёра. По окончании курса предусмотрен письменный экзамен с целью контроля освоения всех тем дисциплины. Итоговая оценка за курс учитывает результаты текущего контроля, исследовательской работы обучающего и экзамена по дисциплине.

Цель дисциплины – актуализировать и развить компетенции докторанта в области научной коммуникации. Задачами дисциплины являются: научить исследователя создавать краткий, убедительный, удобно организованный с точки зрения международных норм и требований высокорейтинговых журналов, научный текст, умело ориентируясь и анализируя поток научной информации и грамотно выражая результаты научной деятельности и собственную исследовательскую позицию. В процессе освоения дисциплины, обучающиеся, работая индивидуально и группах, пишут и представляют академические тексты, повышая уровень своих умений в критическом оценивании, отборе, обобщении информации, в логике организации текста, в выдвижении, формулировании и обосновании собственной гипотезы, в культуре ведения научной дискуссии. Таким образом, курс направлен на развитие и совершенствование компетенций докторанта в области письменной и устной коммуникаций, обеспечивающих должный уровень подготовленности докторанта необходимый для эффективного общения в академической среде. Изучение курса позволит обучающимся реализовывать деятельность, связанную с поиском информации в научных базах данных и анализом научных текстов. Дисциплина завершается открытой защитой разработанных материалов. Предусмотрена интеграция в содержание данного курса массовых открытых онлайн курсов «Writing in the Science» Stanford University, «Introduction to Research for Essay Writing» University of California на платформе Coursera с перезачётом соответствующих тем дисциплины.

Дисциплина нацелена на освоение комплекса материалов, посвящённых актуализации и углублению знаний в области теоретических основ и технологий основных физико-химических процессов, применяемых на современных нефте- и газоперерабатывающих заводах и повышению уровня научно-педагогического мастерства. В рамках дисциплины обучающиеся анализируют современное состояние и актуальные проблемы нефтепереработки РК, изучают теоретические основы и современные промышленные технологии процессов первичной переработки нефти и газов, термолитических процессов переработки нефтяного сырья, каталитических гетеро- и гомолитических процессов в нефтепереработке, гидрокаталитических процессов переработки нефтяного сырья. Докторанты в ходе изучения дисциплины подготовят исследовательский проект по одному из процессов нефте-, газопереработки, включающем современное состояние процесса в РК и мире, теоретические основы процесса (термодинамика, механизм, химизм, характеристика сырья, влияние качества сырья и технологических параметров на процесс), основы управления процессом, технологии современного ведения процесса. Работа над проектом завершится его открытой защитой с привлечением в качестве рецензентов ИТР предприятия-партнёра и слушателей из числа обучающихся. Итоговое оценивание дисциплины предусмотрено сочетанием результата текущей успеваемости, результата проекта (проект развивает и контролирует навыки междисциплинарных исследований, использования цифровых технологий, методов системного анализа, культуры ведения научной дискуссии) и комплексного тестирования по дисциплине (цель – контроль освоения всего объёма учебного материала).

Цель дисциплины – формирование компетенций научного исследователя в области нанонауки и нанотехнологий в процессе освоения фундаментальных знаний, связанных с элементами физико-химии поверхности, стабилизацией; классификацией наночастиц по форме, материалу, структуре, способам изготовления, свойствам и применению; со способами получения, свойствами и применением наноматериалов (безразмерные структуры – наночастицы, одномерные структуры – нановолокна, нанопроволоки, нанотрубки, двумерные структуры – ультратонкие слои); отдельными направлениями нанотехнологий (применение в медицине, электронике, биологии, охране окружающей среды (биосенсоры, электронные, оптоэлектронные и оптические компоненты); наночастицами и катализом; с синтезом, свойствами и применением металлических наноматериалов; с гибридными наноматериалами с заданными топологическими свойствами; с аналитической химией наноматериалов. В результате обучающийся способен определить основные понятия наноматериалов и нанотехнологий и описать наиболее важные свойства наночастиц и наноматериалов, может перечислить и обсудить методы получения наночастиц и наноматериалов и представить примеры применения наноматериалов. Предусмотрена интеграция в содержание данного курса массовых открытых онлайн курсов «Nanotechnology and Nanosensors, Part 1 and Part 2» Technion – Israel Institute of Technology на платформе Coursera с перезачётом соответствующих тем дисциплины. Обучение будет происходить в дистанционной форме (лекции). Дисциплина завершится экзаменом.

Дисциплина нацелена на выработку умений разработки научно-исследовательских работ, предназначенных для решения экономически эффективных технологий утилизации промышленных отходов. Предусматривает рассмотрение далее обозначенных вопросов. Источники образования отходов. Классификация отходов по степени опасности. Классы опасности различных отходов. Обращение с отходами. Требования к организации хранения и утилизации отходов (Законодательство РК). Переработка отходов химической промышленности (органические и неорганические материалы). Процессы и установки переработки твердых отходов. Твердые отходы органического синтеза. Основные направления утилизации твердых отходов нефтедобычи, нефтепереработки, нефтехимии. Твердые отходы производства и потребления резиновых технических изделий и пути их утилизации. Твердые отходы производства и потребления пластических масс; методы их переработки и утилизации. Отходы теплоэнергетических предприятий. Безотходные технологии в производстве ядерного горючего. Твердые отходы процессов переработки и использования растительного сырья. Отходы целлюлозной промышленности. Отходы сельского хозяйства. Отходы животноводства. Основные пути утилизации и переработки шлаков черной и цветной металлургии. Переработка ртутных ламп. Утилизация аккумуляторов. Основные направления использования твердых отходов горнодобывающей промышленности и технологические процессы переработки. Рекуперация земель как метод устранения вредного влияния твердых отходов на окружающую среду. Перспективы переработки и использования твердых отходов горнодобывающих и обогатительных предприятий. Отходы производства минеральных удобрений и кислот. Дисциплиной предусмотрены лекционные (в том числе лекции приглашенных лекторов-практиков) и практические занятия (семинары), которые предусматривают развитие навыков междисциплинарных исследований и методов системного анализа. Оценивание пройдет в форме защиты индивидуальных проектов, направленных на продвижение перспективных методов утилизации отходов, решения кейсов и тестовых заданий.

Дисциплина нацелена на овладение обучающимися знаниями необходимыми для понимания процессов интеграции. Интеграция процессов в химической инженерии направлена на оптимизацию технологических процессов в производственной схеме для снижения потребления ресурсов и\или вредных выбросов в окружающую среду. Данный раздел основывается на пинч-анализе c основным фокусом на оптимизацию энерго- и водопользования. В контексте энергопользования, данный курс сосредоточится на определении теоретически минимально возможной потребности в энергии на обогрев и охлаждение технологических процессов. Оптимизация водопользования достигается путём сокращения водопотребления и образования сточных вод за счёт очистки технологических вод необходимого качества для внедрения оборотного водоснабжения. Результатом данного курса для обучающегося будет считаться разработанный проект механизма оптимизации энерго-\водопользования для конкретного производства. Результаты проекта будут оцениваться совместно с инженерно-техническими работниками предприятий партнеров, а также привлеченными экспертами в сфере интеграции процессов. Данные результаты будут опубликованы в виде научной статьи в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта. Предусмотрена интеграция в содержание данного курса массовых открытых онлайн курсов «Optimization with GAMS: Operations Research Bootcamp A-Z» Concordia University (Quebec, Canada) на платформе Udemy.com с перезачётом соответствующих тем дисциплины. Финальное оценивание определяется совокупностью мнений преподавателя, представителей предприятий, приглашенных экспертов, а также соответствием результатов требованиям к научной публикации.

Дисциплина нацелена на реализацию докторантами комплексного научного исследования в области адсорбции и катализа в химических промышленных технологиях. Дисциплина изучает вопросы: адсорбция и абсорбция; изотермы адсорбции; изотерма БЭТ и её применение к характеристике адсорбентов; классификация и характеристика отдельных групп адсорбентов; применение адсорбентов в химической технологии и охране окружающей среды; основные определения и понятия химического катализа: определение катализатора и активности, селективность, промотор, ингибитор, активные центры, дисперсность, стабильность катализатора; различные типы катализа: гетерогенный, гомогенный, ферментативный; различные типы катализаторов: оксидные, металлические, биметаллические, осажденные, сульфидные, кислотно-основные катализаторы, ферменты, автокатализаторы; характеристика отдельных промышленных каталитических процессов; роль гомогенного катализа в промышленности, примеры промышленных процессов. В результате освоения курса обучающийся: может перечислить и обсудить наиболее важные адсорбенты, указать их преимущества и недостатки и применение в химической технологии; может дать определение явления катализа и обсудить наиболее важные параметры, характеризующие каталитический процесс; может описать наиболее важные каталитические процессы, используемые в химической технологии; разбирается в вопросах использования органических катализаторов в химическом синтезе. Обучение будет происходить в дистанционной форме (лекции). Дисциплина завершиться проектом, в котором обучающиеся опишут основные свойства адсорбентов и катализаторов, а также подберут соответствующий катализатор для химического процесса.

Целью дисциплины является расширение и углубление общепрофессиональных компетенций, а также формирование научно-педагогических компетенций в технологии неорганических веществ, изучая механизмы процессов, направленных на получение неорганических продуктов и материалов; основные направления совершенствования технологии неорганических веществ. В ходе изучения дисциплины будут рассмотрены: процессы растворения, выщелачивания, кристаллизации, экстракции, абсорбции, флотации, обжига; термодинамика и кинетика процессов производства неорганических веществ; способы подготовки и переработки сырья; методы глубокой очистки веществ; адсорбционные методы очистки и разделения газовых и жидких сред; механизм и кинетика гетерогенно-каталитических процессов; технология адсорбентов и катализаторов; технологии получения неорганических кислот, солей, оснований и удобрений; определение основных параметров оборудования. Программой дисциплины предусмотрены лекционные и практические занятия. Задания, предусмотренные в практической части курса, подразумевают применение принципов исследования процессов, системы планирования ресурсов предприятия, критического анализа и оценки научных достижений, а также разработке учебно-методических материалов для уровня «бакалавриат». Это позволит обучающимся научиться анализировать проблему производства, ставить и решать поставленную научную задачу. Итоговая оценка результатов освоения дисциплины складывается из числа баллов, набранных в семестре (реферат (исследовательская работа), его презентация и ответы на вопросы) и на экзамене.

Организует собственную работу и работу команды, проявляя устные и письменные современные коммуникативные навыки с умением презентовать достижения как научному сообществу, так и широкой общественности

Осуществляет научно-педагогическую деятельность в системе высшего и послевузовского образования, обладая фундаментальными образовательными в соответствующем направлении науки и техники, методологическими и этическими знаниями, содействуя тем самым развитию общества, основанному на знаниях

Реализует комплексный процесс научных исследований как в команде под руководством, так и самостоятельно, планируя и корректируя его при использовании умений и навыков ведения исследовательских работ

Критически анализирует информацию о современных научных достижениях в области химической инженерии, будучи грамотным пользователем авторитетных международных баз данных в соответствующем направлении науки и техники, аргументированно представляя результаты научных исследований

Разрабатывает научно-исследовательские, научно-технические проекты, предназначенные для решения актуальных теоретических и практических задач химической инженерии, генерируя новые идеи, в том числе в междисциплинарных исследованиях

Обеспечивает ведение химико-технологических процессов глубокой переработки химического сырья с применением на практике методов управления в сфере химических производств, инициируя и выполняя работы по научно-исследовательской и опытно-конструкторской деятельности

Разрабатывает экономически эффективные технологии переработки и получения органических и неорганических веществ с учётом норм систем менеджмента качества и экологического менеджмента

Обеспечивает качественное и количественное определения, владея современными теоретическими и экспериментальными методами анализа химических соединений и умея грамотно интерпретировать и обсудить результаты исследования