Obiettivi formativi
Al termine del corso lo studente avrà una approfondita conoscenza dei principi indispensabili e dei criteri generali su cui si basa la realizzazione di un processo chimico industriale. A tale scopo specifici processi chimici verranno descritti ed analizzati dal punto di vista termodinamico e cinetico e ne verranno evidenziati gli aspetti tecnologici più importanti. Verranno inoltre trattati i problemi connessi con il costo, la sostenibilità e la sicurezza di un processo industriale (Conoscenza e capacità di comprensione - knowledge and understanding).
Egli sarà in grado di analizzare dal punto di vista termodinamico e cinetico un processo industriale, comprendere le modalità con cui un processo chimico viene condotto, scegliere i parametri ottimali per la conduzione di un processo chimico. Sarà in grado di eseguire calcoli elementari di bilancio di massa e di energia. Sarà in grado di utilizzare in sicurezza le sostanze chimiche e le saprà smaltire in maniera corretta. (Capacità di applicare conoscenza e comprensione - applying knowledge and understanding).
Egli saprà valutare in modo critico gli aspetti di sicurezza e di economia di un processo chimico, e valutare quelli relativi ai prodotti e materiali. Egli saprà scegliere in modo critico le tecnologie ottimali di produzione di un determinato prodotto chimico. Egli sarà capace di correlare i dati acquisiti sperimentalmente con modelli teorici (Autonomia di giudizio - making judgements).
Lo studente acquisisce la capacità di comunicare, sia in forma orale che scritta, con un linguaggio tecnico-specialistico che gli consente di dialogare con chimici ed altre figure professionali. Egli saprà interagire con altro personale sull’attuazione delle misure di sicurezza necessarie in ambito chimico (Abilità comunicative – communication skills).
Lo studente sarà in grado di intraprendere studi accademici di livello superiore con un sufficiente grado di autonomia o di continuare la propria formazione professionale. Egli saprà lavorare in gruppo ma anche con un buon grado di autonomia. Si saprà adattare a diversi ambiti lavorativi e a tematiche diverse e sarà altresì in grado di interpretare, in modo autonomo, dati di letteratura tecnico scientifica. (Capacità di apprendimento - learning skills)
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Richiami di termodinamica e di cinetica. Generalità dell’industria chimica e tipologie di prodotti chimici. Modalità di conduzione di una reazione chimica (discontinua/continua/semicontinua). Definizione delle condizioni operative (pressione, temperatura, tempo di contatto). Concetti di resa, conversione e selettività. Definizione di stato stazionario. Definizione di riciclo, by-pass e spurgo. Reazioni parallele e consecutive. Tipologie di reattori chimici in ambito industriale. Reazioni multifasiche. Catalisi omogenea ed eterogenea. Principi fondamentali nella conduzione di un processo catalitico. Proprietà di catalizzatori industriali. Problemi connessi con lo scale-up di un processo produttivo dal laboratorio all’industria. Importanza della disponibilità delle materie prime, della sostenibilità e della sicurezza di un impianto chimico industriale. Considerazioni sui costi complessivi fissi e variabili di un processo. Principi dei bilanci di massa e di energia applicati a processi chimici industriali.
Gli aspetti fin qui descritti verranno esemplificati con i processi industriali di seguito riportati:
-Liquefazione dei gas. Separazione dei gas dell’aria.
-Produzione di idrogeno e gas di sintesi
-Produzione industriale di metanolo
-Processo Fischer-Tropsch
-Processo Haber-Bosch
-Produzione di urea,
-Processo Ostwald
-Produzione di acido solforico
-Processo Claus
-Processo Leblanc e processo Solvay
-Industria cloro-alcali: produzione di cloro e idrossido di sodio.
-Processi dell’industria Petrolchimica: Steam cracking, Reforming catalitico, Hydrotreating, Catalytic cracking.
Programma esteso
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Bibliografia
1) "Chimica Industriale Inorganica" Vol I e "Chimica Industriale Organica" Vol II (Stocchi, Edisco)
2) "Chimica Inorganica Industriale" C. Botteghi (Piccin)
3) "An Introduction to Industrial Chemistry" C. A. Heaton
4) "Organic Chemistry: Principles and Industrial Practice" Mark M. Green, Harold A. Wittcoff
5) “Fundamentals of Industrial catalytic processes” C.H. Bartholomew, R.J. Ferrauto
6) "Principi della Chimica Industriale" Vol. I e II G. Natta, L. Pasquon
Metodi didattici
Auspicabilmente le lezioni si terranno in presenza, tuttavia con il perdurare dell’emergenza Covid-19, le attività si potranno svolgere in telepresenza attraverso l’utilizzo delle piattaforme Teams ed Elly. In particolare, saranno realizzate lezioni in modalità sia sincrona (via Teams) che asincrona (caricate sulla pagina Elly del corso).
Il corso si svolge in 52 ore di lezioni frontali, durante le quali gli studenti vengono guidati alla comprensione dei principi di base della Chimica Industriale. Durante le lezioni verranno discusse le problematiche
generali connesse con la conduzione di una reazione chimica su scala industriale. I concetti teorici verranno esemplificati con alcuni processi industriali di grande importanza. Le slide utilizzate a supporto delle
lezioni verranno caricate con cadenza settimanale sulla piattaforma Elly. Il materiale aggiuntivo a supporto delle slide è sempre presente su 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 sulle lezioni.
Modalità verifica apprendimento
La valutazione sommativa degli apprendimenti prevede una prova orale. Lo studente deve dimostrare: 1) di aver compreso i processi chimici industriali in tutti i loro aspetti 2) di essere in grado di confrontare e discutere autonomamente in modo critico i processi: per esempio confrontare un processo datato con uno più innovativo. 3) di utilizzare un linguaggio corretto. 4) di essere in grado di trovare collegamenti tra le diverse parti del corso e i contenuti di altri corsi: per esempio spiegare dal punto di vista termodinamico e cinetico la reazione di un processo industriale utilizzando le competenze acquisite nei corsi di Chimica Generale ed Inorganica e di Chimica Fisica I. Le abilità di sintesi, di uso di un linguaggio tecnico corretto e di
comunicazione saranno valutate positivamente. Si concorda il giorno della prova orale contattando il docente via email. La data della prova orale non deve necessariamente coincidere con quella dell'appello su ESSE3. Il voto della prova orale viene comunicato immediatamente al termine della prova stessa. Si ricorda che l'iscrizione on-line all'appello è OBBLIGATORIA.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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