Obiettivi formativi
Al termine del corso lo studente avrà una approfondita conoscenza delle caratteristiche e della struttura della moderna industria chimica, delle strategie di progettazione e gestione di un processo chimico, dei regolamenti inerenti le sostanze chimiche, dei processi di separazione in ambito industriale, dei metodi di analisi del rischio nei processi chimici e dei metodi di gestione del capitale intellettuale e della proprietà industriale (Conoscenza e capacità di comprensione - knowledge and understanding).
Egli sarà in grado di comprendere le modalità con cui un processo chimico industriale viene condotto, scegliere i parametri ottimali per la conduzione di un processo chimico. Egli sarà altresì in grado di teorizzare possibili miglioramenti in uno specifico processo chimico. Lo studente sarà in grado di contribuire allo scale-up e trasferimento tecnologico dal livello di laboratorio a quello pilota e industriale. Egli avrà in generale la capacità di comprendere una problematica legata alla sua professione, di eseguire una valutazione critica e di proporre soluzioni specifiche. Inoltre sarà in grado di reperire informazioni chimiche attraverso la consultazione di banche dati anche brevettuali (Capacità di applicare conoscenza e comprensione - applying knowledge and understanding).
Egli saprà valutare gli aspetti di economia e di sicurezza del processo, e valutare quelli relativi ai prodotti e materiali. Valutare le procedure e tecnologie ottimali per la purificazione di un prodotto. Valutare la necessità di applicare procedure per la regolamentazione e autorizzazione dei prodotti chimici e dei formulati. Scegliere in modo critico le tecnologie ottimali di produzione. Valutare le opzioni per la gestione della proprietà intellettuale. In generale, lo studente sarà in grado di valutare criticamente le proprie conoscenze e capacità, saprà valutare tempi e modalità di una reazione chimica. Infine egli sarà in grado di adattarsi ad ambiti di lavoro e tematiche diverse e di dare giudizi su importanti questioni scientifiche ed etiche (Autonomia di giudizio - making judgements).
Lo studente acquisirà la capacità di comunicare, sia in forma orale che scritta, con un linguaggio tecnico-specialistico che gli consente di dialogare con chimici, ingegneri chimici e altri specialisti del settore e di tradurre concetti anche complessi in un linguaggio comprensibile al non-specialista. Egli sarà in grado di interagire con altre persone e lavorare in gruppo anche su progetti multidisciplinari, pur essendo anche in grado di lavorare in piena autonomia con la capacità di programmare obiettivi, tempistiche e metodologie. Potrà altresì svolgere attività di formazione e di addestramento sperimentale agli studenti della laurea triennale (Abilità comunicative – communication skills).
Lo studente sarà in grado di analizzare con senso critico i risultati sperimentali al fine di ottimizzare un processo chimico. Egli avrà capacità di ragionamento logico e sarà in grado di collegare i diversi argomenti trattati tra loro e con le discipline di base della chimica industriale. Sarà capace di apprendere in modo autonomo, affrontando nuove tematiche scientifiche o problematiche professionali e sarà altresì in grado di aggiornarsi mediante la consultazione delle banche dati di settore, anche brevettuali (Capacità di apprendimento - learning skills).
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Richiami dei concetti base: Principali prodotti e processi chimici industriali. Nozioni di bilancio di massa ed energia. Nozioni di termodinamica e cinetica per comprendere l'effetto dei parametri operativi su rese e selettività di una reazione chimica. Nozioni sulla pericolosità e tossicità dei composti chimici e sulla loro infiammabilità. Principali tipologie di catalizzatori e loro applicazioni industriali. Catalisi omogenea ed eterogenea. Caratteristiche dei principali tipi di reattori industriali. Linee guida per i flow-sheets dei processi. Cenni di economia dei processi chimici.
Strategie nella progettazione e gestione di un processo chimico: Caratteristiche e struttura della moderna industria chimica. Caratteristiche della produzione chimica industriale e fattori che influenzano la tipologia di un processo chimico. Ciclo di vita di un prodotto e valore aggiunto. Priorità nella progettazione di un processo e relativi fattori di evoluzione. Esempi pratici dell’evoluzione di alcuni processi. Linee guida nello sviluppo di scala di processi con alcuni esempi pratici. Analisi dei fattori che influenzano lo scale-up di un processo. Tipologie di reattori industriali (dedicated plants, multi-product plants, multi-purpose plants). Strategie di scelta della via sintetica, delle materie prime, del solvente nella produzione industriale di un composto chimico. Procedure per la regolamentazione e l’autorizzazione dei prodotti chimici (REACH). Strategie di produzione di prodotti chimici. Analisi di alcuni moderni processi chimici industriali. Esempi di Process intensification.
Processi di separazione in ambito industriale: estrazioni, cristallizzazioni, distillazioni. Classificazione in funzione dell’agente separante; incidenza sui costi economici complessivi. Gradi di libertà nella progettazione e nella gestione. Strategie di scelta in funzione del tipo di processo industriale. Fattori di separazione.
L'analisi del rischio nei processi chimici: Studio di pericolo e operabilità (Hazop). Quantitative risk assessment. Albero dei guasti (FTA). Calcolo della frequenza degli eventi incidentali. Consequence assessment: valutazione delle conseguenze degli eventi incidentali. Valutazione del rischio globale. La gestione del rischio.
Capitale intellettuale e proprietà industriale. Princìpi fondamentali nella gestione del capitale intellettuale e della proprietà industriale. Invenzione & Brevetto: concetti di base. Codice della proprietà industriale (CPI) e European Patent Convention (EPC). Requisiti di brevettabilità. Brevetto di sbarramento e di selezione. Brevetto di prodotto e brevetto d’uso. Brevettabilità vs Libertà di attuazione.
Programma esteso
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Bibliografia
1) CHEMCAL PROCESS TECHNOLOGY, J.A. Moulijn, M.Makkee, A.E. van Diepen, Wiley , IBSN 0-471-63062-4
2) DESIGN AND CHEMICAL PROCESS DESIGN AND INTEGRATION, R. Smith, John Wiley & Sons Ltd, 2005
3) PROCESS DEVELOPMENT FROM THE INITIAL IDEA TO THE CHEMICAL PRODUCTION PLANT,G. H.Vogel, WILEY, ISBN: 3-527-31089-4
4) INDUSTRIAL ORGANIC CHEMICALS (2nd Ed), H.A. Wittcoff, B.G. Reuben, J.S. Plotkin, Wiley, ISBN 0-471-44385-9
5) PRODUCT AND PROCESS DESIGN PRINCIPLES: SYNTHESIS ANALYSIS AND EVALUATION, W.D. Seider , J. D. Seader , Dan iel R. Lewin, Wiley, ISBN: 978-0-471-21663-6
6) PLANT DESIGN FOR SAFETY: A USER FRIENDLY APPROACH, F. T. Klez CSB 543
Metodi didattici
Le lezioni si terranno in modalità mista. In particolare, saranno realizzate lezioni in modalità sia sincrona (via Teams) con una parte degli studenti in presenza e una parte a distanza, che asincrona (videolezioni caricate sulla pagina Elly del corso). Durante le lezioni verranno discusse le problematiche di sviluppo e gestione di un processo chimico industriale. I concetti espressi verranno esemplificati con alcuni processi industriali di grande importanza. Il corso si potrà avvalere di uno o più seminari di esperti provenienti dal mondo produttivo che verranno tempestivamente comunicate agli studenti. Le slide utilizzate a supporto delle lezioni verranno caricate con cadenza settimanale sulla piattaforma Elly. Materiale aggiuntivo a supporto delle slide sarà altresì 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.
Modalità verifica apprendimento
Tipo di verifica: La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova orale (in modalità a distanza con Teams), deputata all’accertamento dell’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese.
La prova orale consiste in un colloquio sugli argomenti:
Strategie nella progettazione e gestione di un processo chimico (60%)
Processi di separazione in ambito industriale (15%)
L'analisi del rischio nei processi chimici (10%)
Capitale intellettuale e proprietà industriale (15%)
La lode viene assegnata nel caso del raggiungimento del massimo punteggio su ogni item a cui si aggiunga la padronanza del lessico disciplinare.
Verrà verificata la conoscenza degli argomenti trattati nonché 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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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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