Obiettivi Formativi

Il corso si propone di introdurre alle caratteristiche della produzione industriale chimica sostenibile e dei concetti e metodi per la progettazione ed integrazione dei processi chimici, 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 introduce the characteristics of sustainable chemical industrial production and the concepts and methods for the design and integration of chemical processes. 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 tramite slides e dispense

Teaching Methods

Lessons by slides

Prerequisiti

Lo studente deve avere le conoscenze di base di chimica industriale, di impianti chimici e dei fondamenti di chimica analitica strumentale

Prerequisites

The student must have basic knowledge of industrial chemistry, chemical plants. and fundamental knowledge of instrumental analytical chemistry

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento prevede una prova comune per gli insegnamenti di “Sviluppo ed Ottimizzazione dei Processi Chimici” e " Chimica Analitica dei Processi Industriali" e consiste in un colloquio orale, con eventuali prove in itinere.

Assessment

The evaluation of learning involves a common test for “Development and Optimization of Chemical Processes” and " Analytical Chemistry of Industrial Processes" consisting of an oral examination, with possible mid-course test.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: A000252 - CHIMICA ANALITICA DEI PROCESSI INDUSTRIALI ------------------------------------------------------------ Obiettivi della chimica analitica di processo e sue applicazioni nei processi industriali. Ruolo del chimico analitico nell’industria chimico/farmaceutica/alimentare. Chimica analitica di processo come parte del sistema di controllo e assicurazione di qualità dei prodotti. Tecniche strumentali su cui si basano gli analizzatori di processo (es. spettroscopia, cromatografia, sensori, spettrometria di massa) e modalità di interfacciamento di tali analizzatori ai processi chimici. Programma esteso: 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 Feed-forward 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. Biosensori. Analisi Termiche. ------------------------------------------------------------ Modulo: 6595 - SVILUPPO ED OTTIMIZZAZIONE PROCESSI CHIMICI ------------------------------------------------------------ Il corso si propone di introdurre alle caratteristiche della produzione industriale chimica sostenibile e dei concetti e metodi per la progettazione ed integrazione dei processi chimici. Richiamo di alcuni principi ed aspetti generali dei processi chimici industriali, bilanci di massa e di energia. Introduzione alla progettazione di processi di chimica sostenibile. Concetto di intensificazione di processo. Reattori, reattori a membrana, microreattori e applicazioni nella chimica industriale, processi di conversione della CO2

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: A000252 - CHIMICA ANALITICA DEI PROCESSI INDUSTRIALI ------------------------------------------------------------ Objectives of process analytical chemistry and its applications in industrial processes. Role of the analytical chemist in the chemical/pharmaceutical/food industry. Process analytical chemistry as part of the quality control system and assurance of the quality of the products. Instrumental techniques on which analysers process are based (e.g. spectroscopy, chromatography, sensors, mass spectrometry) and how these analysers interface with chemical processes. Extended program: • 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 analysers to chemical processes: off-line, at-line, on-line and in-line analysis. Non-invasive measurement methods. Chemical process control strategies: Feed-forward and Feedback approach. Description of a "loop" control; 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. Non-invasive and non-destructive 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. Biosensors. Thermal Analysis. ------------------------------------------------------------ Modulo: 6595 - SVILUPPO ED OTTIMIZZAZIONE PROCESSI CHIMICI ------------------------------------------------------------ Il corso si propone di introdurre alle caratteristiche della produzione industriale chimica sostenibile e dei concetti e metodi per la progettazione ed integrazione dei processi chimici. Richiamo di alcuni principi ed aspetti generali dei processi chimici industriali, bilanci di massa e di energia. Introduzione alla progettazione di processi di chimica sostenibile. Concetto di intensificazione di processo. Reattori, reattori a membrana, microreattori e applicazioni nella chimica industriale, processi di conversione della CO2