OBIETTIVI FORMATIVI

Fornire i criteri generali per la realizzazione razionale dei diversi tipi di processi chimici industriali , basati su principi chimico-fisici e tecnologici e su considerazioni economiche, con riferimento agli aspetti di inquinamento e di sicurezza

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO)

Fornire una conoscenza di base per la comprensione termodinamica e cinetica dei processi chimici industriali, con riferimento anche ad aspetti economici e di sicurezza.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso prevede lezioni frontali svolte anche attraverso l’esecuzione di esercizi.Copia delle slide, presentate a lezione, saranno disponibili su AulaWeb ed utilizzabili come base per lo studio. Le slide  possono essere solo un riferimento per lo studio degli argomenti trattati da affiancare alla frequenza delle lezioni o allo studio sui testi suggeriti. 

PROGRAMMA/CONTENUTO

Modulo I:

• Definizione della velocità di reazione
• Reazioni elementari e non elementari, molecolarità di reazione
• Trattamento cinetico delle reazioni irreversibili e reversibili di I ordine e II ordine
• Tempo di dimezzamento
• Reazioni in serie, parallelo e autocatalitiche
• Temperatura e velocità di reazione
• Definizione del reattore chimico
• Definizione di tempo di permanenza e velocità spaziale
• Bilanci di materia
• Confronto tra processi continui e discontinui
• Equazione di progetto di reattori continui a mescolamento e a flusso a pistone e reattori discontinui
• Reattori in serie
• Valutazione della combinazione reattoristica migliore per ottenere il prodotto desiderato in reazioni in serie e parallelo
• Bilancio termico nei reattori

Modulo II:

• Industria chimica: caratteristiche, vincoli di ubicazione, ciclo produttivo, organizzazione aziendale, ricerca e innovazione di prodotto e di processo, concetto di scale-up, mercati ed economie di scala, vincoli ambientali e di sicurezza.
• Schematizzazione di processi di produzione in presenza di reattori chimici. Sviluppo di processo.
• Resa, conversione e selettività di un processo chimico. Applicazione a diversi schemi di reazione. Considerazioni sui vantaggi e svantaggi nel realizzare il processo desiderato.
• Aspetti termodinamici e loro importanza nelle definizione delle condizione operative per la conduzione di una reazione chimica. Richiami di concetti termodinamici fondamentali per lo sviluppo di processi chimici. Leggi dei gas perfetti e gas reali. Condizioni termodinamiche da soddisfare per la realizzazione di un processo chimico. Conversione di equilibrio in reazioni esotermiche ed endotermiche.
• Combustibili e cenni a fonti energetiche rinnovabili. Bilanci di materia su reazioni di combustione.
• Definizione di rischio e cenni di affidabilità. Esempio di incidenti chimici rilevanti.
• Cenni ai processi termodinamici irreversibili e ai fenomeni di trasporto.
• Caso di studio: gas di sintesi. Applicazioni, materie prime, termodinamica, processi, reattori, catalizzatori. 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

L. Berti, M. Calatozzolo, R. Bartolo, “Aspetti teorici e pratici dei processi chimici”, G. D’Anna, Messina-Firenze;

F. Cavani, “Lo sviluppo e la gestione dei processi chimici industriali”, CLUEB, Bologna;

J.A. Moulijn, M. Makkee, A. E. van Diepen, Chemical Process Technology, 2nd Edition, Wiley.

L. Berti, M. Calatozzolo, R. di Bartolo, Aspetti teorici e pratici dei processi chimici, Casa Editrice G. D’Anna;

O. Levenspiel, Ingegneria delle reazioni chimiche, Casa Editrice Ambrosiana;

H. Scott Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Pearson International Edition.