Obiettivi Formativi

Il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze relative alle principali tecniche e strategie di analisi real-time utilizzate per il controllo e monitoraggio di un processo industriale, al fine di assicurare la qualità, tenendo conto anche di aspetti legati alla sicurezza e al profitto.

Learning Goals

The course aims to provide the student with knowledge of the main real-time analysis techniques and strategies used for the control and monitoring of an industrial process, in order to ensure quality, also taking into account aspects related to safety and profit

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula

Teaching Methods

Lessons in classroom

Prerequisiti

Lo studente deve avere conoscenza di base di chimica analitica strumentale

Prerequisites

The student must have fundamental knowledge of instrumental analytical chemistry

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento prevede un esame orale

Assessment

The evaluation of the learning includes an oral exam

Programma del Corso

• Introduzione e scopi della Chimica Analitica di Processo. • Industria 4.0, l’evoluzione del processo e del controllo industriale. Sviluppo dell’Automazione nelle Analisi. • Concetto e sviluppo di Process Analytical Technology (PAT) e Quality by design (QbD). Interfacciamento di analizzatori ai processi chimici: analisi off-line, at-line, on-line e in-line. Metodi di misura non invasivi. Strategie di controllo dei processi chimici: approccio Feedforward e Feedback. Descrizione di un "loop" di controllo; elementi del loop; "open" e "closed" loop. • Campionamento nell'analisi chimica. Strategie di campionamento e di trattamento del campione. Significato di campione rappresentativo e omogeneo: fonti di incertezza e di errore. Metodi di misura non invasivi e non distruttivi e metodi distruttivi. Classificazione. • Tecnologie strumentali per l’analisi di processo: Spettroscopia infrarossa e Raman per applicazioni analitiche di processo. Tecniche spettroscopiche IR, spettrometri a dispersione ed a interferenza. Acquisizione in trasmissione, riflessione, modalità ART. Applicazioni di processi industriali. Tecniche cromatografiche on-line. Gas cromatografia (GC) e cromatografia liquida di processo. Cromatografia bidimensionale. Analisi in flusso (flow injection analysis): principi. • Applicazioni della gas-cromatografia nell'analisi di processo nell'industria petrolchimica. • Analisi on-line mediante la spettrometria di massa. Applicazione nel controllo e monitoraggio di processo nell'industria • Origini della selettività dei sensori: aspetti termodinamici e cinetici. Sviluppo e proprietà dei sensori. Sensori chimici. Sensori elettrochimici. Sensori conduttometrici. Sensori ottici.

Course Syllabus

• Introduction and purposes of Process Analytical Chemistry. • Industry 4.0, the evolution of the process and industrial control. Development of Automation in Analysis. • Concept and development of Process Analytical Technology (PAT) and Quality by design (QbD). Interfacing of analyzers to chemical processes: off-line, at-line, on-line and in-line analysis. Non-invasive measurement methods. Chemical process control strategies: Feedforward and Feedback approach. Description of a control "loop"; loop elements; "open" and "closed" loops. • Sampling in chemical analysis. Sampling and sample treatment strategies. Meaning of representative and homogeneous sample: sources of uncertainty and error. Noninvasive and nondestructive methods and destructive methods. Classification. • Instrumental technologies for process analysis: Infrared and Raman spectroscopy for process analytical applications. IR spectroscopic techniques, dispersion and interference spectrometers. Transmission acquisition, reflection, ART mode. Applications of industrial processes. Online chromatographic techniques. Gas chromatography (GC) and process liquid chromatography. Two-dimensional chromatography. Flow injection analysis: principles. • Applications of gas chromatography in process analysis in the petrochemical industry. • Online analysis by mass spectrometry. Application in process control and monitoring in industry. • Origins of sensor selectivity: thermodynamic and kinetic aspects. Development and properties of sensors. Chemical sensors. Electrochemical sensors. Conductometric sensors. Optical sensors.