Corso di laurea magistrale in Chimica Industriale

Fondamenti chimica fisica: termodinamica e cinetica delle reazioni chimiche. Fondamenti di impianti chimici

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.

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.

Per questo insegnamento si seguirà lo "scenario 2" caratterizzato da lezioni in presenza con diretta streaming (https://unito.webex.com/meet/alberto.castellero) senza registrazione: 32 ore. 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. Laboratorio in presenza (obbligatoria): 32 ore.

Esame orale con discussione della relazione di laboratorio. Valutazione in trentesimi. Gli esami saranno in presenza. Sarà garantita la possibilità a studenti e studentesse di sostenere l'esame in modalità a distanza, se si trovano in una delle seguenti condizioni: a) fragilità; b) residenza o domicilio fuori regione; c) assenza temporanea dal territorio regionale per esigenze documentabili. Maggiori informazioni sui requesiti per poter sostenere l'esame a distanza sono disponibili al link https://www.unito.it/sites/default/files/istruzioni_studenti_richiesta_esami_a_distanza.pdf

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)

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

 Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico