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Oggetto:
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REATTORI CHIMICI CON LABORATORIO

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CHEMICAL REACTORS WITH LABORATORY PRACTICALS

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Anno accademico 2019/2020

Codice attività didattica
MFN1236
Docenti
Dott. Alberto Castellero (Titolare del corso)
Prof. Marcello Baricco (Titolare del corso)
Corso di studio
Laurea Magistrale in Chimica Industriale
Laurea Magistrale in Chimica Industriale
Anno
1° anno
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 del corso

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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

Al termine di questo insegnamento lo studente dovrà: conoscere i modelli che descrivono i reattori ideali (batch, PFR, CSTR)  e reali, risolvere il bilancio e di energia per un reattore chimico, individuare le condizioni operative ottimali per condurre una reazione chimica anche in presenza di reazioni multiple, impostare un'analisi economica di un processo chimico in ambito industriale.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

Gli studenti saranno in grado di scegliere le condizioni ed i reattori più opportuni per l'ottenimento di prodotti industriali.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Al termine di questo insegnamento lo studente dovrà essere in grado di scegliere il reattore più appropriato per una reazione chimica, valutare le condizioni di massimo profitto per un processo chimico industriale.

ABILITÀ COMUNICATIVE

Al termine di questo insegnamento lo studente dovrà essere in grado di utilizzare la simbologia e la terminologia tecnica relativa ai reattori chimici, sapere descrivere in una relazione tecnica i risultati ottenuti in esperimenti pratici e la loro elaborazione anche mediante la realizzazione di grafici esplicativi.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO

Gli Studenti saranno in grado di proseguire il loro 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)

- Visita di un impianto industriale presso un'azienda chimica.

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)

- Visit to an industrial chemical plant

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali (32 ore); laboratorio (32 ore)

Lectures (32 hours); laboratory practicals (32 hours)

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale con discussione della relazione di laboratorio. Valutazione in trentesimi. 
Oral exam with discussion of the report on the laboratory activity. Marks are on a scale of 30 points.

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Testi consigliati e bibliografia

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
Autore: O. Levenspiel Edizione: 3rd edition
Casa editrice: John Wiley&Sons 1999.
ISBN: 0-471-25424-X

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

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

Lecture handouts given by the teacher.

Suggested bibliography:

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

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

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

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Ultimo aggiornamento: 26/04/2019 12:42
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