Obiettivi Formativi

Il corso si pone l’obiettivo di fornire le conoscenze di base sulle problematiche e le tecnologie per la riduzione dell'impatto ambientale in termini di emissioni gassose, liquide e solide, con elementi di economia circolare e di progettazione di processi a basso impatto. Il corso ha l’obiettivo di fornire le conoscenze di base sull'analisi e quantificazione dei rischi nei processi ed impianti chimici, e sulle metodologie di progettazione dei processi ed impianti dalla prospettiva della sicurezza e riduzione dei rischi

Learning Goals

The course is aimed to give fundamental information on technologies for the reduction of environmental impact in terms of gaseous, liquid and solid emissions, including elements of circular economy and for the design of processes with low impact. The aim is to give basic information on the analysis and quantification of risks in chemical processes and plants, and the perspectives of design of chemical processes and plants to optimize safety and risks.

Metodi didattici

Entrambi i moduli sono organizzati in 36 ore di lezioni frontali (6 CFU) per un totale di 72 ore (12 CFU).

Teaching Methods

Both the modules are organized in 36 hours of frontal lessons (6 credits) for a total of 72 hours (12 credits).

Prerequisiti

Conoscenze di base di Chimica Generale, Chimica Fisica, Chimica Organica e Chimica Industriale.

Prerequisites

Basics of general, physical, organic 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 della sicurezza e l’analisi del rischio nei processi chimici, incluso il funzionamento dei reattori chimici e delle principali operazioni unitarie, e delle tecnologie di riduzione dell’impatto ambientale, è considerata requisito minimo per superare l’esame di verifica.

Assessment

For the evaluation, the students are required to pass an oral test. Understanding the basic principles of safety and risk analysis in chemical processes, including operation of chemical reactors and unit operations, and of the environmental impact reduction technologies, is considered as the minimum requirement to pass the final examination.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: A000556 - TECNOLOGIE DI RIDUZIONE IMPATTO AMBIENTALE ------------------------------------------------------------ Il corso affronta le problematiche relative alla riduzione dell’impatto ambientale in termini di emissioni da sorgenti stazionarie e mobili. In particolare verranno presentate le diverse tecnologie per il trattamento delle acque reflue, delle emissioni gassose (NOx, CO, CO2, VOC) ed emissioni di particolato, con riferimento ai principi di funzionamento e ai criteri di scelta. Saranno inoltre approfonditi i principi per la progettazione di processi chimici a basso impatto attraverso l’analisi di casi studio. Introduzione alle tecnologie di riduzione dell’impatto ambientale: Emissioni e fattori di rischio; prevenzione vs controllo dell’impatto ambientale; Norme e metodi. Tecnologie di trattamento delle acque reflue: Caratteristiche delle acque reflue; parametri analitici (COD, TOC, BOD); trattamento delle acque: trattamenti preliminari e primari (grigliatura, dissabbiatura, disoleatura, flottazione, filtrazione, sedimentazione); trattamenti secondari (trattamento biologico aerobico e anaerobico, abbattimento di fosforo e azoto, nitrificazione e denitrificazione); trattamenti terziari (assorbimento su carboni, filtrazione su membrana, osmosi inversa, scambio ionico e disinfezione); Advanced Oxidation Process (AOPs). Tecnologie di trattamento delle emissioni gassose: classificazione degli inquinanti presenti in correnti gassose; controllo di emissioni da sorgenti stazionarie: Abbattimento di CO2: Carbon Capture and Storage (CCS), Carbon Capture and Utilization (CCU), Formazione di NOx; Abbattimento di NOx; Selective Non Catalytic Reduction (SNCR); Selective Catalytic Reduction (SCR); Controllo di emissioni da sorgenti mobili: marmitta catalitica; three way catalyst; sonda lambda; abbattimento di NOx nei motori diesel; Abbattimento di sostanze organiche volatili (VOCs). Tecnologie di trattamento del materiale particolato: caratteristiche del particolato atmosferico, interventi tecnologici per la rimozione del particolato da sorgenti stazionarie: camere di sedimentazione, collettori centrifughi, filtri a maniche, abbattitori a umido, elettrofiltri. Rimozione di particolato da sorgenti mobili (DPF, Diesel Particulate Filter) Progettazione di processi chimici a basso impatto: Cenni di economia circolare e low carbon; metriche nella valutazione dell’impatto; esempi di alternative per una progettazione sostenibile: riduzione dell’impatto di reflui organici, intensificazione di processo nel trattamento dei gas; analisi di casi studio. ------------------------------------------------------------ Modulo: A000557 - SICUREZZA DEI PROCESSI E DEGLI IMPIANTI ------------------------------------------------------------ 1. Introduzione al corso. 2. Cenni di fluidodinamica; Legge di Newton; Apparecchiature dinamiche per il trasporto dei fluidi; Fluidodinamica in vessel agitati. 3. Cenni sul trasferimento di calore; Legge di Fourier; Conduzione e convezione; Scambiatori di calore. 4 Cenni sul trasferimento di materia; Legge di Fick; Teoria dei due film. 5. Operazioni unitarie; Apparecchiature a contatto continuo e a stadi di equilibrio; Cenni su distillazione frazionata e assorbimento. 6. Reattori chimici; Comportamento dei reattori ideali (Batch, PFR e CSTR); Bilanci di materia ed energia; Tempo di riempimento e velocità spaziale; Criteri per lo scale-up; Reattori Industriali. 7. Schemi di processo; Tipologia di schemi; Controllo dei processi; Sistemi di controllo; Regolazione dei processi; Elaborazione degli schemi; Esempi. 8. Sicurezza nei reattori chimici; Reazioni esotermiche; Scambio termico nei reattori; Reazioni runaway; Sistemi di mitigazione industriali. 9. Il rischio industriale; Incidente rilevante; Tipologia dei rischi; Cenni sui modelli; Analisi del rischio; Valutazione delle conseguenze e delle frequenze; Criteri di accettabilità. 10. Cenni sulla normativa di riferimento per la sicurezza negli impianti chimici.

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: A000556 - TECNOLOGIE DI RIDUZIONE IMPATTO AMBIENTALE ------------------------------------------------------------ The course deepens the technologies for the reduction of the environmental impact in terms of emissions from both stationary and mobile sources. In particular, different technologies for the treatment of waste water, gaseous emissions (NOx, CO, CO2, VOC) and particulate matters will be presented, focusing on the operating principles and selection criteria. The principles for the design of low-impact chemical processes will also be explored through the analysis of case studies. Introduction to environmental impact reduction technologies: Emissions and risks; Prevention vs control of the environmental impact; Legislation and approaches. Wastewater treatment technologies: Characteristics of wastewater; analytical parameters (COD, TOC, BOD); water treatments: preliminary and primary treatments (sand removal, oil removal, floating, filtration, sedimentation); secondary treatments (aerobic and anaerobic biological treatment, phosphorus and nitrogen abatement, nitrification and denitrification); tertiary treatments (carbon adsorption, membrane filtration, reverse osmosis, ion exchange and disinfection); Advanced Oxidation Process (AOPs). Gaseous emissions treatment technologies: classification of pollutants in gaseous streams; control of emissions from stationary sources: CO2 abatement: Carbon Capture and Storage (CCS), Carbon Capture and Utilization (CCU), NOx formation; NOx abatement; Selective Non Catalytic Reduction (SNCR); Selective Catalytic Reduction (SCR); Control of emissions from mobile sources: catalytic converter; three way catalyst; Lambda probe; NOx abatement in diesel engines; Abatement of volatile organic compounds (VOCs). Particulate matters treatment technologies: characteristics of atmospheric particulate matters, technologies for the removal of particulate matters from stationary sources: sedimentation chambers, centrifugal collectors, bag filters, crubbers, electrofilters. Removal of particulate matters from mobile sources (DPF, Diesel Particulate Filter). Design of low impact chemical processes: Circular economy and low carbon economy; metrics in impact assessment; examples of alternatives sustainable design: reduction of the impact of organic waste, process intensification in the gases streams treatment; case study analysis. ------------------------------------------------------------ Modulo: A000557 - SICUREZZA DEI PROCESSI E DEGLI IMPIANTI ------------------------------------------------------------ 1. Introduction to the course. 2. Basic concepts of fluid dynamics; Newton's law; Dynamic equipment for transport of fluids; Fluid dynamics in stirred vessels. 3. Basic concepts of heat transfer; Fourier's law; Conduction and convection; Heat exchangers. 4 Basic concepts of mass transfer; Fick's law; The two-film theory. 5. Unit operations; Continuous contact and multiple steady-state equipment; Brief notes on fractional distillation and absorption. 6. Chemical reactors; Behaviour of ideal reactors (Batch, PFR and CSTR); Mass and energy balance; Residence time and space velocity; Criteria for scale-up; Industrial chemical reactors. 7. Process diagrams; Type of schemes; Process control; Control systems; Process regulation; Elaboration of schemes; Some examples. 8. Safety in chemical reactors; Exothermic reactions; Heat exchange in reactors; Runaway reactions; Industrial mitigation systems. 9. Industrial risk; Major accident; Type of risks; Brief notes on models; Risk analysis; Consequence and frequency evaluation; Acceptance criteria. 10. Basics on reference legislation of chemical plants.