L’insegnamento affronterà in primo luogo i fondamenti della termodinamica che vengono approfonditi e applicati ai principali processi della Chimica Industriale. In particolare, verranno discussi in dettaglio l'industria petrolifera, il carbone e i suoi derivati e alcune sintesi organiche di particolare interesse industriale (ad esempio, metanolo; anidride maleica e ftalica). Successivamente, verranno descritti in dettaglio i principali processi di sintesi inorganica e industriale (ad esempio, ammoniaca, acido nitrico, acido solforico, sintesi della soda, cristallizzazione industriale) secondo i fondamenti della termodinamica precedentemente forniti.
Questo insegnamento tratta i fondamenti della termodinamica, della cinetica e della ingegneria degli impianti applicati alla gestione dei processi principali della chimica industriale, sia organici che inorganici. Inoltre, si approfondirà l’ottimizzazione della resa del processo e l’economia delle materie prime nel rispetto dell’ecosistema.
L'insegnamento è focalizzato a sviluppare la capacità dello studente di correlare le nozioni teoriche dei processi industriali alla pratica reale al fine di ottimizzare i processi stessi.
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di utilizzare in modo approfondito strumenti e funzioni della termodinamica chimica per sistemi reali (potenziale termodinamico, fugacità, attività, potenziale chimico, tensione di vapore, fattori di comprimibilità), cinetica e impiantistica nello studio di un processo produttivo. Inoltre, dovrà essere in grado di utilizzare il metodo dei contributi di gruppo per calcolare la costante di equilibrio e la sua dipendenza dalla temperatura considerando anche l’eventuale contributo dei calori molari e di sfruttare i diagrammi generalizzati per le grandezze termodinamiche a diverse pressioni/temperature. Dovrà essere in grado di lavorare con i fondamenti della cinetica chimica per descrivere le condizioni di massima velocità di reazione in funzione della temperatura per reazioni chimiche esotermiche. Gli studenti dovranno identificare e discutere criticamente le informazioni accessibili per massimizzare i risultati del processo.
Sulla base delle conoscenze avanzate precedentemente descritte, gli studenti dovranno essere in grado di discutere i processi di produzione industriale per l'industria petrolchimica oil & gas, l'ammoniaca, l'acido nitrico e solforico e il carbonato di sodio. Inoltre, gli studenti dovranno conoscere i fondamenti cinetici e termodinamici della cristallizzazione al fine di controllare la distribuzione dimensionale dei cristalli.
Fondamenti di base di termodinamica e cinetica chimica, fondamenti di chimica
Lezioni frontali erogate mediante presentazioni Power Point (appunti didattici) a disposizione degli studenti su AulaWeb contestualmente alla loro presentazione in aula. Inoltre, il confronto degli argomenti trattati durante le lezioni con quelli corrispondenti disponibili nei libri suggeriti garantisce una migliore comprensione.
SEZIONE 1: RICHIAMI DI TERMODINAMICA
Sistemi in evoluzione e all'equilibrio
Calore non compensato
Generazione di entropia e velocità di reazione
Entalpia libera e potenziale chimico
Equazione fondamentale della termodinamica chimica
Equazione di Gibbs-Duhem
Fugacità e attività
Stati di riferimento
Soluzioni ideali e reali
Leggi di Henry e Raoult
Costante di equilibrio
Entalpia libera, entalpia ed entropia standard per la formazione di composti
Reazioni chimiche termodinamicamente favorite e sfavorite
Stabilità termodinamica dei composti rispetto agli elementi
Dipendenza dalla temperatura delle funzioni termodinamiche
PREVISIONI DI GRANDEZZE CHIMICO E FISICHE PER GAS IDEALI, LIQUIDI PURI, SOLIDI PURI
Metodo dei contributi di gruppo per il calcolo delle entalpie libere standard di sostanze allo stato gassoso e condensato
Calori molari per gas puri, liquidi e solidi
Calore latente di vaporizzazione per liquidi
APPLICAZIONE DELLE ENTALPIE LIBERE DI FORMAZIONE E DELLE ENERGIE DI DISSOCIAZIONE DEI LEGAMI PER LO STUDIO DELLE REAZIONI CHIMICHE
Calcolo della resa di equilibrio termodinamico
Diagramma di Francis – stabilità relativa degli idrocarburi
Stabilità relativa dei radicali e degli ioni
Proprietà termodinamiche di alcune reazioni chimiche. Ruolo della temperatura e della pressione
Il SynGas
PROPRIETÀ DEI GAS REALI E DEI LIQUIDI PURI, EQUILIBRIO CHIMICO E CALORE DI REAZIONE IN SISTEMI GASSOSI REALI
Equazione di stato di gas reali allo stato puro
Legge degli stati corrispondenti
Densità dei liquidi puri
Coefficienti di fugacità
Proprietà termodinamiche per sistemi gassosi non ideali
Leggi di Amagat e Dalton, condizioni pseudocritiche
Esempi
EQUILIBRI CHIMICI E CALORE DI REAZIONE NEI SISTEMI CONDENSATI
Calore integrale di soluzione e proprietà delle soluzioni
Calore di reazione in sistemi liquidi
Esempi di equilibrio chimico in sistemi condensati
SEZIONE 2: OLIO & CARBONE
Ubicazione della fabbrica, i 12 principi della chimica verde, l'economia atomica e la resa di una reazione.
L'industria petrolifera e i suoi principali processi di lavorazione
L'industria del carbone e le sue industrie sussidiarie
Alcune sintesi organiche rilevanti di interesse industriale (es. sintesi del metanolo; sintesi di anidride maleica e ftalica, ecc.)
Saranno discussi gli aspetti termodinamici, cinetici, catalitici, di processo e tecnologici e loro impatto ambientale
SEZIONE 3: PROCESSI INDUSTRIALI SINTETICI E CRISTALLIZZAZIONE INDUSTRIALE
APPLICAZIONE DELLA TERMODINAMICA E DELLA CINETICA AI PROCESSI INDUSTRIALI RILEVANTI – STRUTTURA DELL'IMPIANTO
Sintesi dell'ammoniaca
Sintesi dell'acido solforico
Sintesi dell'acido nitrico
Il processo Solvay per la sintesi del carbonato di sodio
Cristallizzazione industriale
J.A. Moulijn, M. Makkee, A.E. van Diepen, Chemical Process Technology, 2nd edition, Wiley (2013)
H.S. Fogler, Elements of chemical reaction engineering 2nd ed., Prentice-Hall International Editions, New Jersey (1992).
E.W. Comings, High Pressure Technology, McGraw-Hill, New York (1956). Chap. 8 e 12.
E. Keszei, Chemical Thermodynamics: An Introduction, Springer (2013).
H.H. Schobert, Coal: - the energy source of the past and future, American Chemical Society, Washington, DC (1987)
Ulmann’s, Enciclopedia of Industrial Chemistry, VHC Ed.
Materiale suppletivo è fornito a richiesta a studenti lavoratori, o studenti con disabilità per venire incontro ad esigenze specifiche.
Ricevimento: DAVIDE COMORETTO Studente Receipt: all days, upon appointment. e-mail: davide.comoretto@unige.it Tel 010-3538736 - 8744; +39-3358046559. DCCI, office n. 803; lab, room 124) Anche mediante la piattaforma Teams Per qualsiasi altra informazione, gli studenti sono invitati a contattare direttamente i docenti via email (davide.comoretto@unige.it, alberto.servida@unige.it, marco.vocciante@unige.it, davide.peddis@unige.it, andrea.reverberi@unige.it, Antonio.comite@unige.it) o visitandoli nei loro uffici/laboratori.
Ricevimento: Sempre su appuntamento via e-mail (maila.castellano@unige.it)
Secondo l'orario riportato qui
L'esame consiste in una prova scritta e in una prova orale condotta da due docenti (uno dei quali sarà D. Comoretto/M. Castellano).
Nella prova scritta può essere conseguita una votazione massima di 24/30. Gli studenti che desiderano ottenere un voto superiore devono richiedere la prova orale aggiuntiva.
L'esame orale consiste nella discussione della prova scritta e degli argomenti relativi ai processi industriali di sintesi e ai corrispondenti principi termodinamici.
Gli studenti dovranno dimostrare di aver compreso i fondamentali principi chimici/fisici/tecnologici relativi agli argomenti trattati e di saperli descrivere logicamente utilizzando un lessico tecnico appropriato.
Il punteggio minimo nella prova scritta per essere ammessi alla prova orale è di 10/30.
Per gli studenti con disabilità o con DSA si rimanda alla sezione Altre Informazioni.
Gli studenti devono prenotare in anticipo un appuntamento per l'esame con i docenti.
Solo in casi di urgenza – secondo specifiche regole emanate dall'Ateneo – l'esame potrà essere telematico
Lo scopo della prova d’esame è verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi. Quando questi non sono soddisfatti, lo studente è invitato a prolungare lo studio. Inoltre, l'esame servirà a verificare il raggiungimento di un adeguato livello di conoscenza degli argomenti trasmessi durante le lezioni frontali e la capacità di utilizzare una terminologia corretta. Al fine di garantire la corrispondenza tra gli argomenti d'esame e quelli effettivamente svolti durante il corso, il programma dettagliato viene caricato su aulaweb e descritto all'inizio dell'insegnamento.
Per qualsiasi altra informazione, gli studenti sono invitati a contattare direttamente i docenti via email (davide.comoretto@unige.it; maila.castellano@unige.it), telefono (0103538736/8744; 01013538706/) o visitandoli nei loro uffici/laboratori.
La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata al fine di familiarizzare con la procedura d'esame, in quanto le lezioni sono sempre accompagnate da esempi concreti tratti dalla pratica industriale.
Agenda 2030 - Sustainable Development Goals
4. Istruzione di qualità
5. Parità di genere
12. consumo e produzione responsabile
13 lotta contro il cambiamento climatico
Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre prima inserire la certificazione sul sito web di Ateneo alla pagina servizionline.unige.it nella sezione “Studenti”. La documentazione sarà verificata dal Settore servizi per l’inclusione degli studenti con disabilità e con DSA dell’Ateneo, come indicato sul sito federato al link: SUSTAINABLE POLYMER AND PROCESS CHEMISTRY 11767 | Studenti con disabilità e/o DSA | UniGe | Università di Genova | Corsi di Studio UniGe.
Successivamente, con significativo anticipo (almeno 10 giorni) rispetto alla data di esame occorre inviare una e-mail al/alla docente con cui si sosterrà la prova di esame, inserendo in copia conoscenza sia il docente Referente di Scuola per l'inclusione degli studenti con disabilità e con DSA (sergio.didomizio@unige.it) sia il Settore sopra indicato. Nella e-mail occorre specificare:
• la denominazione dell’insegnamento
• la data dell'appello
• il cognome, nome e numero di matricola dello studente
• gli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali e richiesti.
Il/la referente confermerà al/alla docente che il/la richiedente ha diritto a fare richiesta di adattamenti in sede d'esame e che tali adattamenti devono essere concordati con il/la docente. Il/la docente risponderà comunicando se sia possibile utilizzare gli adattamenti richiesti.
Le richieste devono essere inviate almeno 10 giorni prima della data dell’appello al fine di consentire al/alla docente di valutarne il contenuto. In particolare, nel caso in cui si intenda usufruire di mappe concettuali per l’esame (che devono essere molto più sintetiche rispetto alle mappe usate per lo studio) se l’invio non rispetta i tempi previsti non vi sarà il tempo tecnico necessario per apportare eventuali modifiche.
Per ulteriori informazioni in merito alla richiesta di servizi e adattamenti consultare il documento: Linee guida per la richiesta di servizi, di strumenti compensativi e/o di misure dispensative e di ausili specifici
