Syllabus del corso
Area di apprendimento
scienza dei processi e delle tecnologie chimiche
Obiettivi formativi
Dare gli strumenti per la comprensione dei processi chimici, la loro applicazione e capire la ragione delle scelte tecnologie adottate. Definire le scelte impiantistiche utilizzate nell'industria chimica e fornire gli elementi per il dimensionamento delle soluzioni individuate. Proporre un percorso, attraverso le materie trattate ed i processi chimici selezionati, che manifesti l'interdisciplinarità delle scelte che il laureato in Scienze e Tecnologie chimiche quotidianamente deve affrontare nell'esercizio delle proprie funzioni.
Consolidare il rapporto tra Università ed industria strutturalmente complementari per lo sviluppo intellettuale ed industriale.
Gli obiettivi si declinano inoltre come di seguito:
Conoscenza e Capacità di comprensione
Lo studente alla fine del corso acquisisce le conoscenze di base dei percorsi tecnologici per la definizione dei processi chimici indistriali e l'interpretazione dei diagrammi di flusso che evidenziano le operazioni unitarie fondamentali
Conoscenza e Capacità di comprensione applicate
L'impostazione è tale da garantire allo studente la conoscenza di base e la logica delle sequenze delle tecnologie costituenti un processo chimico fino ad analizzare schemi piu complicati che raggruppano anche attività di controllo e strategie di scelte tecnologiche/ processi nell'ottica della sostenibilità ambientael / tecnico economica
Autonomia di giudizio
Sulla base delle conoscenze e delle competenze acquisite con la comprensione dei temi fondamentali lo studente sarà in grado di valutare autonomente le scelte tecnologiche richieste dal processo chimico ed individuare lo schema semplificato piu adeguati ai criteri di sostenibiltà
Abilità Comunicativa
Il coinvolgimneto in aula con analisi di casi specifici, l'individuazione delle criticità e l'interdisciplinarità dei temi consentiranno allo studente di esprimersi adegautamente con i termini tecnici in maniera semplice e diretta facilitando la comunicazione con altri intrerlocutori
Capacità di apprendimento
Lo studente alla fine del corso avrà capacità di interpretare, analizzare e comprendere le motivazioni delle scelte tecnologiche dei processi industriali, le scelte strategiche del settore industriale e driver tecnico/economico
Contenuti sintetici
Petrolio (accenni) e struttura della raffineria, principali processi chimici dell'industria Petrolifera
Formulazioni dei combustibili per autotrazione
Petrolchimica, accenni ai polimeri, polietilene, polipropilene, poliesteri e policarbonati ed applicazioni industriali
Schemi e bilanci di materia e di energia
Fenomeni di trasporto di materia ed energia, scambio calore e dinamica dei fluidi
Programma esteso
Classifica e caratterizzazione del petrolio, valorizzazione dei grezzi, definizione di margine di raffineria, netback dei grezzi, variabili che influiscono il prezzo del petrolio.
Configurazione delle raffinerie , raffinerie ad alta conversione, formulazione dei combustibili e loro specifiche commerciali. Prodotti petroliferi.
Distillazione primaria del grezzo, distillazione sottovuoto , desolforazione, hydrocracking, cracking termico ( visbreacking, coker), cracking catalitico ( FCC), alchilazione, eterificazione, reforming, gasificazione dei residui, produzione di biocarburanti di prima , seconda e nuova generazione.
Schemi e bilanci di materia e di energia, spurgo e riciclo nella chimica industriale
Petrolchimica, diagramma di Francis, steamreforming, produzione aromatici, separazione fisica o,m,p xilene, etilene,propilene, polietilene, polipropilene, polietilentereftalato, policarbonato. Catalisi Ziegler Natta, catalizzatori metallocenici
Equilibrio liquido vapore, distillazione di rettifica rette di lavoro e determinazione numero piatti teorici di una colonna , operazione di Flash, scambio termico, scambiatori equi/controcorrente, condensatori, dinamica dei fluidi, equazione Bernoulli, numero di Reynolds,
moto dei fluidi attraverso masse solide (letti catalitici fluidi e fissi), perdite di carico, pompe( NPSH, prevalenza , potenza assorbita) compressori.
Prerequisiti
Fondamentali di termodinamica degli equilibri chimici, chimica organica, catalisi e cinetica chimica
Metodi didattici
Lezioni frontali di teoria con spiegazioni alla lavagna e uso di slide, approfondimenti anche con nozioni complementari durante le attività di esercitazioni
Modalità di verifica dell'apprendimento
Esame scritto.
La prova scritta di 90-120 minuti con 3-4 esercizi ed almeno una domanda da elaborare.
Competenze richieste: capacità di rielaborare i concetti acquisiti in aula in ambito di problem solving; risoluzione di brevi quesiti quali-quantitativi in ambito industriale. Esposizione chiara delle nozioni apprese durante il corso.
Strutturalmente la prova è costituita normalmete da una / due domande aperte di chimica industriale in cui viene suggerito il percorso per una brevissimo saggio, es : decrizione del processo chimico e finalità, aspetti termodinamici, cinetica e meccanismi di reazioni coinvolti, catalizzatori.
A queste si aggiungono due o quattro esercizi sulle tecnologie oggetto della parte frontale del corso e che sono stati oggetto di approfondimento durante le ore di esercitazione. Il testo contiene tutte le informazioni necessarie per l'esecuzione dell'esercizio ed è mirato alla verifica della conoscenza e della comprensione dei temi.
Ogni domanda ed esercizio ripostano chiaramente il valore dello score che contribuisce alla valutazione 30/30 in modo che lo studente abbia direttamente il ritorno e la comprensione della sua prestazione.
Generalmente la suddivisone degli score da un contributo oggettivo all'identificazione della preparazione , la valutazione segue uno schema che prevede:
Due esercizi su cinque : insufficiente
Tre esercizi su cinque: 18-22
Quattro esercizi su cinque: 22-27
Cinque esercizi su cinque : 27-30
eventuali integrazione coerenti con le richieste del testo d'esame e particolari esposizioni per chiarezza e precisione consentono la lode.
Particolare attenzione verrà dato ad ordine espositivo, all'uso corretto delle unità di misura e alla dimostrazione di un approccio logico, allo svolgimento del testo, basato sul concetto di bilancio ( energetico e di massa)
Sintesi, chiarezza e coerenza sono ulteriori elementi presi in considerazione per la valutazione dello scritto.
Tutte le valutazioni sia positive che negative sono accompagnate da commenti forniti dai docenti al fine dell'accettabilità del voto da parte dello studente
Testi di riferimento
Jacobs A. Moulijn,Michiel Makkee,Annelies Van Diepen
Chemical Process Technology
Ed Wiley
Carlo Giavarini
Guida allo studio dei processi di raffinazione e petrolchimica
Ed Efesto
Forni Rossetti
fenomeni di trasporto
Ed Cortina Milano
Gian Berto Guarise
Lezioni di impianti chimici
Ed Cleup
Natoli Calatozzolo
Tecnologie chimiche industriali
Ed Edisco
F.Di Benedetto
Oil and Bio trading
Ed FrancoAngeli
Sustainable Development Goals
Learning area
science of chemical processes and technologies
Learning objectives
Give the tools to understand the motivations for the technologies adopted and the plant choices in the chemical industry. Provide the elements for the sizing of the solutions identified. Propose a course of study, through the subjects covered, which shows the interdisciplinarity of the choices that the graduate in Chemical Sciences and Technologies daily has to face in the exercise of their functions.
To consolidate the relationship between the University and industry structurally complementary for intellectual and industrial development.
The objectives are also broken down as follows:
Knowledge and understanding
At the end of the course, the student acquires the basic knowledge of the technological paths for the definition of industrial chemical processes and the interpretation of flow diagrams that highlight the basic operations
Applied knowledge and understanding
The approach is such as to guarantee the student the basic knowledge and logic of the sequences of the technologies constituting a chemical process up to analyze more complicated schemes encluding strategies of technological choices / processes focus on the environmental / technical economic sustainability
Making judgements
On the basis of the knowledge and skills acquired with the understanding of the fundamental issues, the student will be able to independently evaluate the technological choices required by the chemical process and identify the most suitable simplified scheme
most appropriate to the criteria of sustainability
Communication Skills The involvement in the classroom with analysis of specific cases, the identification of critical issues and the interdisciplinarity of the topics will allow the student to express himself adequately with technical terms in a simple and direct way, facilitating communication with other interlocutors
Learning skills At the end of the course the student will have the ability to interpret, analyze and understand the motivations of the technological choices of industrial processes, the strategic choices of the industrial sector and technical/economic drivers
Contents
Oil (hints) and refinery structure, main chemical processes of the Petroleum industry
Formulations of automotive fuels
Petrochemicals, references to polymers, polyethylene, polypropylene, polyesters and polycarbonates and industrial applications
Thermal and energy diagrams and balance sheets
Transport phenomena (mass and energy transfer) heat exchange and fluid dynamics
Detailed program
Characterization of oil, valorization of crude oil, definition of refinery margin, netback of crude oil, variables that influence the price of oil.
Configuration of refineries, high conversion refineries, fuel formulation and their commercial specifications. Petroleum products.
Primary distillation of crude, vacuum distillation, desulphurisation, hydrocracking, thermal cracking (visbreacking, coker), catalytic cracking (FCC), alkylation, etherification, reforming, residual gasification, production of first, second and new generation biofuels.
Schemes and balance of matter and energy, purging and recycling in industrial chemistry
Petrochemistry, Francis diagram, steam-forming, aromatic production, physical separation or, m, p xylene, ethylene, propylene, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polycarbonate .Catalyse Ziegler Natta, metallocene catalysts
Liquid vapor equilibrium, distillation of straight grinding lines and determination of the number of theoretical plates of a column, Flash operation, heat exchange, equi / counter-current exchangers, condensers, fluid dynamics, Bernoulli equation, Reynolds number, fluid motion through solid masses (fluid and fixed bed), pressure drops, pumps (NPSH, head, absorbed power) compressors
Prerequisites
Fundamentals of thermodynamics of chemical equilibria, organic chemistry, catalysis and chemical kinetics
Teaching methods
Theoretical lectures with explanations on the blackboard and use of slides, in-depth studies with complementary notions during the exercises activities
Assessment methods
Written exam.
The written test of 90-120 minutes inclusive of (at least) one question to elaborate and 2-3 exercises.
Required skills: ability to re-elaborate the concepts acquired in the classroom in the field of problem solving; resolution of short quali-quantitative questions in the industrial field. Clear presentation of the concepts learned during the course.
The test is normally made up of one or two open questions of industrial chemistry in which the path for a very short essay is suggested, e.g.: description of the chemical process and purpose, thermodynamic aspects, kinetics and mechanisms of reactions involved, catalysts.
In addition to these, there are two or four exercises on the technologies covered in the frontal part of the course and which have been the subject of in-depth study during the exercise hours. The text contains all the information necessary for the execution of the exercise and is aimed at verifying knowledge and understanding of the topics.
Each question and exercise clearly reposts the value of the score that contributes to the 30/30 evaluation so that the student has direct feedback and understanding of his performance.
Generally, the subdivision of the scores gives an objective contribution to the identification of the preparation, the evaluation follows a scheme that provides:
Two exercises out of five: insufficient
Three exercises out of five: 18-22
Four exercises out of five: 22-27
Five exercises out of five: 27-30
Any additions consistent with the requirements of the exam text and particular expositions for clarity and precision allow honors ( lode).
Particular attention will be given to the expository order, to the correct use of units of measurement and to the demonstration of a logical approach based on the concept of balance (energy and mass)
Synthesis, clarity and coherence are further elements taken into consideration for the evaluation of the writing.
All evaluations, both positive and negative, are supported by comments provided by the teachers
Textbooks and Reading Materials
Jacobs A. Moulijn,Michiel Makkee,Annelies Van Diepen
Chemical Process Technology
Ed Wiley
Carlo Giavarini
Guida allo studio dei processi di raffinazione e petrolchimica
Ed Efesto
Forni Rossetti
fenomeni di trasporto
Ed Cortina Milano
Gian Berto Guarise
Lezioni di impianti chimici
Ed Cleup
Natoli Calatozzolo
Tecnologie chimiche industriali
Ed Edisco
F.Di Benedetto
Oil and Bio trading
Ed FrancoAngeli
Sustainable Development Goals
Staff
-
Claudio Allevi
-
Carlo Santoro
