Obiettivi Formativi

Il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze sulle principali apparecchiature dell'industria chimica in cui avvengono scambi di materia e di energia, quali i reattori ideali e i reattori industriali. Inoltre, verranno illustrate le principali operazioni unitarie utilizzate per la separazione e/o purificazione.

Learning Goals

The course aims to provide the student with knowledge of the main equipment in chemical industry involving energy and mass exchanges, such as ideal reactors and industrial reactors. In addition, unit operations used for separation and/or purification will be illustrated.

Metodi didattici

Il corso è organizzato in 36 ore di lezioni frontali (6 CFU).

Teaching Methods

The course is organized in 36 hours of frontal lessons (6 credits).

Prerequisiti

Lo studente deve avere conoscenze di base di matematica, chimica fisica e chimica industriale.

Prerequisites

The student must have basic knowledge of mathematics, physical and industrial chemistry

Verifiche dell'apprendimento

Ai fini della valutazione è previsto un esame finale che consiste in un colloquio orale. La comprensione dei principi base del funzionamento dei reattori chimici e delle principali operazioni unitarie è considerata requisito minimo per superare l’esame di verifica.

Assessment

For the evaluation, the students are required to pass an oral test. Understanding of the basic working principles of chemical reactors and of the main unit operations is considered as the minimum requirement to pass the final examination.

Programma del Corso

1. Introduzione alla fluidodinamica, allo scambio termico e allo scambio di materia. 2. Reattori chimici; Comportamento dei reattori ideali (Batch, PFR e CSTR); Bilancio di materia ed energia; Tempo di riempimento e velocità spaziale; Effetti di temperatura e pressione; Scambio termico nei reattori; Criteri per lo scale-up; Reattori Industriali. 3. Processi di separazione e purificazione; Operazioni unitarie; Apparecchiature a contatto continuo e a stadi di equilibrio. 4. Distillazione; Proprietà delle soluzioni liquide ideali; Miscele azeotropiche; Diagrammi di stato; Regola della leva; Distillazione frazionata; Colonna a piatti; Rapporto di riflusso; Dimensionamento di massima di una colonna a piatti; Efficienza dei piatti e diagramma di funzionamento. 5. Assorbimento; Legge di Henry; Apparecchiature per l’assorbimento; Colonna a riempimento; Scelta del solvente; Condizioni operative (temperatura e pressione); Tasso di irroramento minimo; Punto di ingolfamento della colonna; Efficienza e perdite di carico della corrente gassosa; Assorbimento con reazioni chimiche. 6. Evaporazione; Trasferimento di calore ai liquidi in ebollizione; Evaporatori a circolazione naturale e forzata; Condensazione; Evaporatori a multiplo effetto. 7. Schemi di impianti e processi chimici; Simbologia e documentazione grafica; Schemi a blocchi, schemi di processo e schemi di marcia; Controllo e regolazione dei processi chimici.

Course Syllabus

1. Introduction to fluid dynamics, heat and mass transfer. 2. Chemical reactors; Behaviour of ideal reactors (Batch, PFR and CSTR); Mass and energy balances; Residence time and space velocity; Temperature and pressure effects; Heat transfer in chemical reactors; Criteria for scale-up; Industrial chemical reactors. 3. Processes of separation and purification; Unit operations; Continuous contact operations; Single- and multi-steady state operations. 4. Distillation; Properties of ideal liquid solutions; Azeotropic mixtures; Phase diagrams; Lever rule; Fractional distillation; Plate column; Reflux ratio; Preliminary design and sizing of a plate column; Plate efficiency and working diagram. 5. Absorption; Henry's Law; Absorption equipment; Packed column; Selection of solvent; Operating conditions (temperature and pressure); Minimum wetting rate; Column flooding point; Efficiency and pressure drops of the gaseous stream; Absorption with chemical reactions. 6. Evaporation; Heat transfer to boiling liquids; Natural and forced circulation evaporators; Condensation; Multiple-effect evaporators. 7. Schemes of chemical plants and processes; Symbology and graphic documentation; Block diagrams, Process and Instrumentation Diagrams; Control and regulation of chemical processes.