PRESENTAZIONE

Il corso tratta le colonne per processi di separazione: absorbimento e distillazione. In ciascun caso, dopo i richiami preliminari di termodinamica, viene sviluppato l'approccio teorico. La parte teorica è supportata da esercitazioni pratiche relative al calcolo (progettazione e verifica) delle colonne, svolte sia attraverso metodi analitici o grafici, sia al calcolatore (in aula informatica) mediante l’ausilio di uno dei più moderni software specifici (UniSim).  

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il modulo ha finalità di fornire gli strumenti teorici di base per la progettazione delle colonne di separazione di un impianto dell'industria di processo, a partire dallo sviluppo teorico fino alla realizzazione in campo. Verranno inoltre affrontati i criteri di scelta, progettazione ed esercizio di alcune tipiche colonne di separazione.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine del modulo lo studente sarà in grado di:

• operare la progettazione di massima di colonne di separazione e torri di raffreddamento;
• gestire e ottimizzare i parametri operativi di colonne pre-esistenti.

Lo studente avrà inoltre occasione di migliorare competenze trasversali quali abilita' comunicativa e capacità di lavorare in team attraverso le esercitazioni in aula.

MODALITA' DIDATTICHE

Il modulo è articolato in lezioni metodologiche e teoriche (60 % circa) in aula e di esercitazioni calcolative in aula (40 % circa).

Attraverso il progetto di innovazione della didattica adottato dal Corso di Studio in Ingegneria Chimica e di Processo, saranno utilizzati strumenti innovativi atti ad un apprendimento attivo dello studente. Lo scopo è quello di accrescere le competenze degli studenti attraverso nuove metodologie di apprendimento, dall'e-learning al team working, attraverso esperienze che accrescano la partecipazione dello studente mediante un livello comunicativo più elevato e rendano lo studente più consapevole ed autonomo.

Si consiglia agli 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.

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

Il modulo tratta le torri di raffreddamento e colonne per processi di absorbimento e distillazione. In ciascun caso, dopo alcuni richiami preliminari di termodinamica e aspetti teorici di base, vengono sviluppate le equazioni e vengono illustrati i metodi di progettazione.

Torri di raffreddamento.

Introduzione: Richiami di termodinamica, psicrometria e diagramma psicrometrico. Configurazioni e funzionamento delle torri di Raffreddamento: a circolazione naturale e forzata. Sviluppo equazioni di progettazione. Esercitazioni numeriche di progettazione e verifica.

Absorbimento.

Introduzione: Panoramica dei principi chimico-fisici. Absorbimento semplice. Stripping. Il meccanismo dell’absorbimento: la teoria del doppio film (Whitman) e le teorie piu’ recenti (Higbie, Dankwertz). Apparecchiature per l’absorbimento: confronto colonne a piatti e le colonne riempite. Effetti fluidodinamici e termici in colonne di absorbimento. Equazioni e metodi di progettazione per colonne a piatti e a riempimento.

Absorbimento associato a reazione chimica.

Distillazione

Introduzione: Richiami di termodinamica e di distillazione continua e di miscele binarie.  Colonne di stripping e di rettifica. Metodo di Ponchon-Savarit.

Distillazione discontinua di miscele binarie: Caso di distillazione con composizione del prodotto di testa costante: calcolo del calore richiesto e del tempo totale di processo. Caso di rapporto di riflusso R costante: calcolo del calore richiesto e del tempo totale di processo.

Distillazione continua delle miscele multicomponenti: Metodo FUG (Fenske-Underwood-Gilliland) e metodi short-cut. 

Progettazione della colonna di distillazione: tipologie di piatti. Efficienza. Scelta del diametro della colonna. Fluodinamica della colonna: regimi di weeping, coning, entrainment e flooding. Colonne di distillazione riempite.

Per ciascun argomento, la parte teorica è supportata da esercitazioni pratiche relative al calcolo (progettazione e verifica) delle colonne. 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutto il materiale presentato durante le lezioni pratiche e teoriche verrà fornito agli studenti.

Sono riportati di seguito ulteriori testi di supporto:

• R. Sinnott & G. Towler, Chemical Engineering Design, Fifth edition, Elsevier Science (2009).
• J.F. Coulson, J.H. Harker, Chemical Engineering, Vol. 2, Fifth Edition, Elsevier Science (2002).
• Green Don W., Perry Robert H. Perry’s chemical engineers’ handbook. McGraw Hill (2007).
• Stewart, Warren E., Edwin N. Lightfoot, and R. Byron Bird. Transport phenomena. J. Wiley, 1962.
• Mc Cabe, Warren L., Julian C. Smith, and Peter Harriott. Unit operation of chemical engineering. McGraw-Hill (2018).
• Foust, A. S., Wenzel, L. A., Clump, C. W., Maus, L., & Andersen, L. B. I principi delle operazioni unitarie. Casa editrice Ambrosiana (1967). 

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Le lezioni si svolgono nel primo semestre, secondo il calendario della scuola politecnica.

https://corsi.unige.it/corsi/10375/studenti-orario

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in una prova scritta e una prova orale.

Informazioni supplementari:

• le date sono disponibili on-line (‘Calendario Esami’ dell’Università di Genova);
• l’aula prescelta per lo svolgimento dell’esame e l’ora di inizio, verranno comunicate di volta in volta mediante e-mail inviata tramite aul@web.

Saranno disponibili 3 appelli per la sessione invernale e 4 appelli per la sessione estiva.

Il voto conseguito nell'insegnamento sara' la media dei voti attribuiti nei due moduli in cui si articola l'insegnamento stesso.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La preparazione degli studenti viene accertata mediante superamento dell’esame scritto e della prova orale. La prova scritta della durata di 180 minuti, consisterà nella risoluzione di due esercizi su due diverse operazioni unitarie oggetto dell'insegnamento. Il raggiungimento della sufficienza (18/30) permetterà di accedere alla prova orale. Quest' consisterà in una discussione orale sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali e avrà lo scopo di valutare  se lo studente ha raggiunto un livello adeguato di conoscenze.Verranno inoltre valutate la qualità dell’esposizione, l’utilizzo corretto della terminologia tecnica e la capacità di ragionamento critico.

ALTRE INFORMAZIONI

Per esigenze specifiche gli studenti sono invitati a contattare il docente prima dell’inizio del corso.  Si consiglia agli studenti lavoratori e 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.