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REATTORI CHIMICI CON LABORATORIO

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CHEMICAL REACTORS WITH LABORATORY PRACTICALS

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Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
MFN1236
Docenti
Alberto Castellero (Titolare)
Marcello Baricco (Titolare)
Corso di studio
Laurea Magistrale in Chimica Industriale
Laurea Magistrale in Chimica Industriale
Anno
1° anno
Periodo
Secondo quadrimestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
ING-IND/25 - impianti chimici
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni frontali facoltative; laboratorio obbligatorio
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Fondamenti chimica fisica: termodinamica e cinetica delle reazioni chimiche. Fondamenti di impianti chimici
Basic physical chemistry: thermodynamics and kinetics of chemical reactions
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'insegnamento si propone di fornire gli elementi di base della reattoristica negli impianti chimici e nei processi industriali. Controllo termodinamico e cinetico di una reazione all'interno di un reattore chimico. Modellizzazione di reattori chimici ideali. Gestione di un reattori chimici mediante parametri operativi.

Basic concepts on chemical reactors in chemical plant and industrial processes. Thermodynamic and kinetic control of a reacion in chemical reactor. Models for ideal reactors. Management of chemical reactors by means of operative parameters.

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Risultati dell'apprendimento attesi

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

Conoscenza dei modelli che descrivono i reattori ideali (batch, PFR, CSTR)  e reali.

Risoluzione del bilancio e di energia per un reattore chimico.

Individuazione delle condizioni operative ottimali per condurre una reazione chimica anche in presenza di reazioni multiple.

Impostazione di un'analisi economica di un processo chimico in ambito industriale.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

Scelta delle condizioni e dei reattori più opportuni per l'ottenimento di prodotti industriali.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Scelta del reattore più appropriato per una reazione chimica.

Valutazione delle condizioni di massimo profitto per un processo chimico industriale.

ABILITÀ COMUNICATIVE

Utilizzo della simbologia e della terminologia tecnica relativa ai reattori chimici.

Stesura di una relazione tecnica contenente i risultati ottenuti in esperimenti pratici e la loro elaborazione anche mediante la realizzazione di grafici esplicativi.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO

Prosecuzione del percorso formativo in corsi di dottorato o master nel settore chimico-industriale relativamente ai processi produttivi.

KNOWLEDGE AND CAPACITY OF COMPREHENSION

Understanding of the models describing ideal (batch, PFR, CSTR) and real reactore. Solution of mass and energy balances in a chemical reactor. Optimal conduction of a chemical reactor in presence of single or multiple reactions. Analysis of the economical aspects of a chemical process in an industrial plant.

CAPACITY TO APPLY KNOWLEDGE AND COMPREHENSION
Students will be able to choose the best reactors and the optimized conditions to obtain the products by an industrial process.

AUTONOMY OF JUDGMENT

Choice of the appropriate reactor for a chemical reaction. Condition of maximum profit in a industrial chemical process.

COMMUNICATIVE SKILLS

Use of technical symbols and nomenclature for chemical reactors. Ability of writing a technical report describing the outcome of practicals and the interpretation of the results.

LEARNING ABILITY

Students will be able to continue their training in doctoral or master courses focused on chemical processes.

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Programma

REATTORISTICA (lezioni in aula)

- Introduzione.

- Classificazione dei reattori: continui/discontinui, omogenei/eterogenei.

- La variabile tempo: riempimento, contatto, permanenza.

- Richiami di cinetica chimica. Velocità di reazione. Reagente limitante. Grado di conversione, resa, selettività. Reazioni complesse: parallele, consecutive, miste. Effetto dei parametri operativi: tempo, pressione, temperatura, alimentazione.

- Reattori ideali. BATCH, PFR, CSTR. Bilanci di materia ed equazioni di progetto. Reattori ideali in serie ed in parallelo. Bilanci di energia ed effetti termici.

- Reattori reali. Distribuzione dei tempi di residenza in un reattore (PFR, CSTR, reattori reali). Modello della dispersione per i reattori reali. Scelta del reattore per una reazione chimica. Tipi di reattori. Reattori industriali.

- Gestione dei reattori nell'industria chimica. Valutazioni produttive ed economiche. Aspetti energetici, ambientali e di sicurezza.

ESERCITAZIONI IN LABORATORIO

- Studio della reazione di decomposizione catalitica dell'N2O in un reattore ideale (Catlab): effetto dei parametri di processo (temperatura, pressione, alimentazione)

LECTURES

- Introduction

- Reactors classification. Continuous and discontinuos reactors. Homogeneous and heterogeneous reactors.

- The time as a parameter: filling, contact and residence time.

- Chemical kinetics survey. Reaction rate. Limiting reactant Extent of reaction, conversion, mass selectivity and mass yield. Complex reactions: parallel, consecutive and mixed reactions. Effect of the operative parameters: time, pressure, temperature, feed.

- Ideal reactors. BATCH, PFR, CSTR. Material balance Ideal reactors in parallel and in series. Energy balance and thermal effects.

- Real reactors. Residence time distribution (RTD) for PFR, CSTR and real reactors. Dispersion model for real reactors. Choice of the reactor for a chemical reaction. Reactor types. Industrial reactors.

- Reactors management in the chemical industry. Production and economical issues. Safety, energetic and environmental issues.

LABORATORY PRACTICALS

- Study of the N2O catalytic decomposition in an ideal reactor (Catlab): effect of the process parameters (temperature, pressure, feed)

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Modalità di insegnamento

Lezioni (32 ore) in presenza.

Laboratorio in presenza (obbligatoria): 32 ore.

Lectures in presence (32 hours).

Laboratory practicals in presence (compulsory): 32 hours.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale (in presenza) con discussione della relazione di laboratorio. Valutazione in trentesimi.

Oral exam (in presence) with discussion of the report on the laboratory activity. Marks are on a scale of 30 points.

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Attività di supporto

I docenti sono a disposizione per chiarimenti sugli argomenti delle lezioni e del laboratorio previo appuntamento.

Sulla piattaforma Moodle verranno pubblicati materiali didattici integrativi relativi agli argomenti essenziali affrontati a lezione per supportare il processo di apprendimento di chi non può essere presente in aula.

Visita di un'azienda.

Students can contact the teachers for support.

Supporting materials on Moodle platform.

Visit to a company.

Testi consigliati e bibliografia

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Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile presso il sito web del Corso di Studi e presso il docente.

Libri consigliati:

Chemical Reaction Engineering (3rd edition)
Autore: O. Levenspiel
Casa editrice: John Wiley&Sons (1999).
ISBN: 0-471-25424-X

Lo sviluppo e la gestione dei processi chimici industriali
Autore: F. Cavani
Casa editrice: Clueb- Bologna (2004)
ISBN: 9788849122503

Fundamentals of chemical reaction engineering
Autori: M.E. DAVIS, R.J. DAVIS
Casa editrice: McGraw-Hill (2003)
ISBN: 0-07-119260-3

Lecture handouts given by the teacher.

Suggested bibliography:

Chemical Reaction Engineering (3rd edition)
Author: O. Levenspiel
Publisher: John Wiley&Sons (1999).
ISBN: 0-471-25424-X

Lo sviluppo e la gestione dei processi chimici industriali
Author: F. Cavani 
Publisher: Clueb- Bologna (2004)
ISBN: 9788849122503

Fundamentals of chemical reaction engineering
Authors: M.E. DAVIS, R.J. DAVIS
Publisher: McGraw-Hill (2003)
ISBN: 0-07-119260-3



Registrazione
  • Aperta
    Apertura registrazione
    15/01/2024 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    29/03/2024 alle ore 23:55
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 11/03/2024 16:11
    Location: https://chimicaindustriale.campusnet.unito.it/robots.html
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