PRESENTAZIONE

L’insegnamento ha l’obiettivo di fornire agli studenti gli strumenti progettuali necessari al dimensionamento delle principali operazioni unitarie secondo i principali criteri di ottimizzazione tecnico/economica.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si propone di fornire agli allievi conoscenza e capacità di comprensione applicate all’analisi ingegneristica acquisendo capacità di giudizio nella scelta dei criteri più opportuni per la progettazione e l’analisi delle apparecchiature oggetto del corso. Il corso ha inoltre l’obiettivo di formare gli allievi in modo da renderli autonomi nelle scelte della pratica ingegneristica, acquisendo la capacità di integrare le conoscenze relative al dimensionamento di un impianto chimico anche in situazioni industriali complesse.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza e la partecipazione alle attività formative proposte (lezioni frontali, esercizi e esercitazioni numeriche) e lo studio individuale permetteranno allo studente di acquisire:

-criteri di progettazione e ottimizzazione di reti di scambio termico per l’integrazione energetica; i principi di funzionamento e criteri di progettazione per l’estrazione liquido-liquido a stadi e estrazione con fluidi supercritici; principi di funzionamento e criteri di progettazione per una colonna di adsorbimento/desorbimento; comprensione e lettura dei diagrammi di processo.

-essere in grado di scegliere e utilizzare i criteri più opportuni per la progettazione e l’analisi per le apparecchiature oggetto del corso.

-saper impostare il progetto delle apparecchiature in relazione al sistema in esame, allo scopo di raggiungere, con gli strumenti ed il tempo a disposizione, l’obiettivo della progettazione; nella conduzione degli impianti, saper interagire con le apparecchiature, attraverso il set di parametri di processo, per raggiungere le desiderate condizioni operative.

-raffinare il linguaggio tecnico che riguarda le unit operation e le reti di scambio termico e prendere consapevolezza dell’esistenza di specifici protocolli di comunicazione.

-saper applicare le conoscenze acquisite a contesti differenti da quelli presentati durante il corso, ed approfondire gli argomenti trattati, specializzandoli all’argomento specifico in esame.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento prevede circa il 60 % di lezioni metodologiche e teoriche in aula, il 40 % circa di esercitazioni calcolative in aula.

Gli studenti che abbiano in corso di validità certificazione di disabilità fisica o di apprendimento in archivio presso l'Università e che desiderino discutere eventuali sistemazioni o altre circostanze relative a lezioni, corsi ed esami, dovranno parlare sia con il docente che con il Prof. Federico Scarpa (federico.scarpa@unige.it), referente per la disabilità della Scuola Politecnica.

PROGRAMMA/CONTENUTO

INTRODUZIONE ALLA PROGETTAZIONE:

Dall’idea al progetto, dall’idea alla individuazione dei progetti plausibili e possibili. individuazione del progetto da sviluppare.

Le specifiche di progetto. Filosofia del progetto e sua durata di riferimento. Specifiche relative al clima e al sito; specifiche di prodotto e sottoprodotti; specifiche delle materie prime, dei consumi; specifiche sulla flessibilità operativa dell’impianto: portata minima, nominale e di progetto; altre specifiche relative all’impianto ed ai materiali, alle apparecchiature ed al sistema di controllo da utilizzare. La valutazione economica. Ingegneria di processo: elaborazione del PFD. Relazioni tra ingegneria di processo e dimensionamento. Il significato e l’utilità del P&ID nella progettazione e nella gestione dell’impianto. Contenuto del P&ID e rappresentazione simbolica. I simboli del P&ID ed esempi di lettura.

INTEGRAZIONE DI RETI DI SCAMBIO TERMICO (OTTIMAZIONE DI LINNHOFF):

L'impianto, il processo, le utilities. I fluidi caldi e freddi. Le curve composite. Il bilancio globale di un impianto. La determinazione del pinch point. I grafi delle correnti d’impianto. Le regole d’oro. Rete di scambio con massimo recupero di energia.

Impianti esistenti. Riduzione del numero di scambiatori. Implicazioni energetiche. Ottimo economico tra costi d’investimento e consumi.

ESTRAZIONE LIQUIDO-LIQUIDO:

I principi dell’estrazione. Costruzione sperimentale di un diagramma ternario. Progettazione d’un estrattore: impostazione analitica e grafica. Problema di verifica. Estrazione da matrice solida o da matrice liquida attraverso l’utilizzo di un solvente allo stato supercritico. Esempi di estrazioni mediate da fluidi supercritici.

ADSORBIMENTO/DESORBIMENTO:

Descrizione ed applicazioni tipiche. Le isoterme d'equilibrio. Equazioni descrittive e meccanismi. Progettazione di un’unità di adsorbimento/desorbimento. I bilanci di materia. Curve di breakthrough. Desorbimento. Cicli d'adsorbimento/desorbimento. Pressure swing absorption (PSA).

TESTI/BIBLIOGRAFIA

1. PERRY'S CHEMICAL ENGINEERS' HANDBOOK - MC GRAW-HILL INTERNATIONAL EDITIONS

2 INTRODUCTION TO PINCH TECHNOLOGY, LINNHOFF MARCH, WWW.LINNHOFFMARCH.COM 
IAN C KEMP, PINCH ANALYSIS AND PROCESS INTEGRATION, SECOND EDITION (2007), ELSEVIER3. MC CABE, SMITH AND HARRIOT: UNIT OPERATIONS OF CHEMICAL ENGINEERING, MC GRAW - HILL CHEM. ENG. SERIES

3.COULSON AND RICHARDSON'S: CHEMICAL ENGINEERING, VOLUMEII, PARTICLE TECHNOLOGY AND

SEPARATION PROCESSES, BUTTERWORTH-HEINEMANN

4D.M. RUTHVEN ET AL., PRESSURE SWING ADSORPTION; PRINCIPLES OF ABSORPTION AND DESORPTION PROCESSES

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

PAOLA COSTAMAGNA (Presidente)

CHIARA BUFALINI

ROBERTA CAMPARDELLI (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

 https://corsi.unige.it/corsi/10376/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Il raggiungimento degli obiettivi dell’insegnamento è certificato mediante una prova scritta della durata di 180 minuti, consistente nella risoluzione di due esercizi su due diverse operazioni unitarie con 3 domande del valore di 5 punti. Questi punti sono attribuiti per intero se la domanda riceve risposta corretta anche nel valore numerico, all’80% se c’è un errore di calcolo, dal 10% al 70% se la risposta è impostata ma soffre di errori concettuali più o meno gravi (zero se la risposta non c’è o è sbagliata in modo grave). Il raggiungimento della sufficienza (18/30) permette di accedere alla prova orale.

È previsto un colloquio orale della durata di circa 40 minuti per verificare la padronanza degli elementi di progettazione ed eventuali incertezze relative alla prova scritta. L'esito del colloquio orale non può sostituire il positivo risultato della prova scritta.

L'eccellenza (30/30 e lode) si raggiunge attraverso la dimostrazione della capacità di padroneggiare la materia, riuscendo ad utilizzare i concetti appresi e ad applicarli a tipologie di problemi differenti rispetto a quelli discussi in aula.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

I dettagli sulle modalità di preparazione per l’esame e sul grado di approfondimento di ogni argomento verranno dati nel corso delle lezioni. La prova scritta verte su 2 esercizi con tre quesiti ciascuno sugli argomenti esposti durante il corso. L’esame orale prevede domande riguardanti la teoria alla base e i criteri di dimensionamento delle operazioni unitarie. Verrà inoltre valutata la qualità dell’esposizione, l’utilizzo corretto della terminologia tecnica e la capacità di ragionamento critico.

La valutazione nell'esame finale terrà conto dei seguenti criteri:

a) conoscenza e la capacità di risolvere i principali problemi che richiedono l'applicazione di concetti espressi;

b) conoscenza delle ipotesi di base;

c) capacità di estendere l'applicazione dei concetti di base per risolvere i problemi a nuove applicazioni,

d) proprietà di linguaggio con particolare riferimento alla terminologia specifica della disciplina.

La prova di esame sarà valutata sufficiente quando lo studente è in grado di impostare la progettazione della unit operation, quando dimostri una conoscenza sufficiente del lessico della materia. Lo studente che progetti correttamente, che ha piena e pronta percezione degli effetti delle variabili sul progetto e che mostra padronanza del lessico della materia viene valutato come eccellente.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Si consigliano gli studenti lavoratori e gli studenti con certificazione di DSA, di disabilità o di altri bisogni educativi speciali di contattare il docente all’inizio del corso per concordare modalità didattiche e d’esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali