CHIMICA E TECNOLOGIA DEI PROCESSI INDUSTRIALI E DELLE FORMULAZIONI
cod. 1005984

Anno accademico 2018/19
1° anno di corso - Secondo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Chimica industriale (CHIM/04)
Ambito
Discipline chimiche ambientali, biotecnologiche, industriali, tecniche ed economiche
Tipologia attività formativa
Caratterizzante
72 ore
di attività frontali
9 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in ITALIANO

Obiettivi formativi

Il corso è diretto a:
-fornire conoscenze approfondite sui processi chimici più importanti
-fornire conoscenze di base sugli impianti di processi chimici: progettazione, gestione, sicurezza
-fornire conoscenze adeguate sulla valutazione economica di un processo chimico
-fornire valutazioni comparative e critiche sulla sostenibilità ambientale di processo
-fornire conoscenze approfondite sulle principali classi di formulati chimici
-fornire conoscenze approfondite sugli ingredienti delle formulazioni chimiche (sintesi e proprietà chimico-fisico)
-fornire una valutazione comparativa e critica sui formulati più noti sul mercato

Vengono forniti gli strumenti concettuali per una comprensione critica dei processi di produzione industriale con riguardo a:
-scelta del processo, dell’impianto e della tecnologia da applicare per ottenere un intermedio chimico
- scelta del processo e degli ingredienti da applicare per ottenere un formulato chimico
-valutazione dei costi complessivi
-problematiche ambientali e di sicurezza
-problematiche relative ai materiali di confezionamento di intermedi e formulati
Vengono sottolineati i collegamenti tra le diverse parti del corso e con corsi già seguiti dagli studenti negli anni precedenti e nell'anno in corso, con particolare riferimento ai contenuti di chimica fisica, organica e industriale.
Lo studente dovrà essere in grado di valutare la scelta del processo, dei feedstock industriali, dei catalizzatori, della tecnologia, delle condizioni operative; di comprendere problematiche inerenti i costi di produzione, ambientali e di sicurezza.

Nel corso, si stimola la capacità di giudizio autonoma e la discussione sulle tematiche affrontate, con l’uso di ricerca bibliografica online da fonti accreditate di letteratura primaria.
Lo studente, dovrà sviluppare capacità autonome che gli permettano di valutare, confrontare, criticare e soppesare aspetti negativi e positivi dei processi chimici industriali analizzati, e di ragionare su possibili innovazioni su scala pilota presenti sul mercato.
Viene richiesta l'acquisizione di un linguaggio formalmente corretto, viene incentivata la capacità di esprimere contenuti in modo chiaro e lineare.

Prerequisiti

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Contenuti dell'insegnamento

PRIMA PARTE: PROCESSI
Principali derivati degli intermedi organici di base: etilene, propilene, butadiene, isobutene, 1-butene, butano, idrocarburi C5, benzene, toluene, xileni, metanolo.

Processi industriali di polimerizzazione degli intermedi di base: produzione di polietilene a bassa densità (LDPE), polietilene ad alta densità (HDPE), polietilene lineare a bassa densità (LLDPE), polipropilene, polibutadiene.

Processi industriali di produzione del dicloroetano e del cloruro di vinile.
Prodotti di ossidazione degli intermedi di base e loro principali derivati: processi di produzione dell'ossido di etilene e dell'ossido di propilene, processi di produzione del glicol etilenico, processo Wacker, processi di produzione dell'acido acetico e dell'anidride acetica, produzione dell'acetato di vinile, processi di ossidazione e ammonossidazione del propilene, produzione dell'adiponitrile, processi di produzione dell'acetone, processi industriali di produzione del metacrilato di metile, processi di oxosintesi, processi di produzione della formaldeide, processi di produzione dell'anidride maleica e del butandiolo, produzione dell'acido adipico, ossidazione del benzene a fenolo, ossidazione del toluene ad acido benzoico, processi di produzione dell'anidride ftalica, processi di produzione dell'acido tereftalico e del dimetiltereftalato.

Processi di alchilazione del benzene con etilene e propilene: produzione di etilbenzene e cumene, processi di produzione dello stirene, processi di produzione del fenolo, processi industriali di produzione del caprolattame.

Processi industriali di nitrazione del benzene e del toluene, processi di produzione dell'anilina, processi di produzione degli isocianati.

SECONDA PARTE: FORMULAZIONI
Formulazioni dei più importanti settori industriali, con particolare attenzione a quelli maggiormente presenti nel territorio.
Introduzione su principi generali e sulla multidisciplinarietà dell’argomento, con cenni al marketing di prodotto, alla applicazione della analisi multivariata, e alle problematiche legate allo scale up.

Detergenza: ingredienti presenti; principali classi di tensioattivi anionici, cationici, non ionici e anfoteri; enzimi, coloranti, sbiancanti ottici, basi e ingredienti tecnologici.
Indici di detergenza, scelta del tensioattivo. Parametri chimico-fisici e reologici di maggiore rilievo.
Esempi di prodotti detergenti e loro formulazione.
Cosmetica: classificazione dei prodotti cosmetici e classi dei loro ingredienti, con particolare attenzione ai pigmenti e alle profumazioni. Conservabilità a lungo termine. Uso di conservanti, additivi tecnologici e processi di preparazione di polveri e prodotti liquidi di varia viscosità.
Esempi di prodotti cosmetici e lettura critica dell'INCI.
Polimeri: additivi principali, plastificanti e antiossidanti, sali per l'abbassamento del punto di transizione vetrosa. Gomme e elastomeri e additivi di reticolazione.
Farmaci: preparazione di prodotti farmaceutici, compresse, soluzioni e fialoidi.

Programma esteso

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Bibliografia

Harold A. WITTCOFF, Bryan G. REUBEN, Jeffery S. PLOTKIN Industrial Organic Chemicals, 2nd Ed. Wiley InterScience, July 2004

Philippe ARPENTINIER, Fabrizio CAVANI, Ferruccio TRIFIRO' The Technology of Catalytic Oxidations Vol.1 - Chemical, catalytic & engineering aspects Cap. 6-7-8 Ed. TECHNIP, France 2001

Chemical Formulation: An Overview of Surfactant-Based Preparations Used in Everyday Life 2003- RCS Paperbacks
A. E. Hargreaves

An Introduction to Industrial Chemistry- 2009 Heaton
Springer Ed

Chemical Process Technology, Moulijn, Makkee, Van Diepen, 2013, Wiley Ed

Metodi didattici

Il corso si svolge in 72 ore di lezioni frontali, durante le quali gli studenti vengono guidati all’apprendimento dei contenuti del corso. Le slide utilizzate durante le lezioni e altro materiale a supporto verranno caricati ogni settimana sulla piattaforma Elly. Per scaricare le slide è necessaria l'iscrizione al corso on line. Le slide vengono considerate parte integrante del materiale didattico. Si ricorda agli studenti non frequentanti di controllare il materiale didattico disponibile e le indicazioni fornite dalla docente tramite la piattaforma Elly. Il docente è disponibile su appuntamento (e-mail) per chiarimenti.
Il corso si avvale di uno o più seminari di esperti ed eventualmente di visite didattiche a stabilimenti chimici che verranno tempestivamente comunicate agli studenti.

Modalità verifica apprendimento

Le conoscenze acquisite e la capacità di comprensione dei concetti trattati sono verificati attraverso esame scritto e orale durante il quale lo studente deve dimostrare di aver compreso i processi chimici trattati e di poterli confrontare e discutere in modo autonomo e critico.
Viene inoltre richiesto di affrontare l’analisi critica e originale di un formulato commerciale, analizzando i singoli ingredienti, la loro produzione e la loro sostenibilità ambientale in relazione al costo e allo smaltimento del prodotto e del suo involucro.

La verifica dell’apprendimento avviene con due esami distinti che incidono sul voto finale nelle seguenti proporzioni:
Processi: fino a un max di 18 punti
Formulazioni: fino a un max di 12 punti.
Processi:
Viene fatta una prova scritta che consiste in 9 domande inerenti tutti i temi del corso. Ogni domanda prevede uno specifico punteggio massimo che va da 0 a 2.
Il punteggio ottenuto viene comunicato allo studente prima dell’accesso alla prova orale.
Solo nel caso in cui sui sia raggiunto il punteggio di 10 si è ammessi alla prova orale.
La prova orale prevede la discussione di eventuali risposte mancanti o errate e assegna complessivamente un punteggio che va da 0 a 3
Formulazioni:
Viene richiesto allo studente di preparare una discussione supportata in modo multimediale su una formulazione commerciale a sua scelta, soffermandosi su problematiche di ruolo, sintesi e reperimento chimico degli ingredienti, costo, ciclo di vita, packaging e problematiche sulla sicurezza per l’ambiente e la salute, e di accompagnarla con una relazione tecnica scritta con il linguaggio della consulenza.

La lode viene assegnata nel caso del raggiungimento di un punteggio pari a 30 solo nel caso in cui il candidato dimostri la capacità di argomentare in modo critico e la capacità di collegare le diverse parti del corso. Le abilità di sintesi, di uso di un linguaggio tecnico corretto e di comunicazione saranno valutate positivamente.

Altre informazioni

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