66352 - SVILUPPO E GESTIONE DEI PROCESSI CHIMICI INDUSTRIALI CON LABORATORIO M

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente è in grado di progettare e gestire processi chimici finalizzati alla produzione di materiali e prodotti, inclusi gli aspetti di innovazione. Attuare metodologie di scale-up e trasferimento tecnologico dal livello di laboratorio a quello pilota e industriale. Valutare gli aspetti di economia di processo. Gestire gli aspetti di sicurezza del processo, e valutare quelli relativi ai prodotti e materiali. Scegliere le procedure e tecnologie per la preparazione di formulati. Valutare la necessità di applicare procedure per la regolamentazione e autorizzazione dei prodotti chimici e dei formulati. Progettare e gestire tecniche di separazione quali la cristallizzazione. Scegliere le tecnologie ottimali di produzione. Valutare e gestire gli aspetti di sicurezza legati alla attività produttiva di tipo chimico, mediante metodi di analisi e gestione del rischio. Progettare le strategie di separazione per un processo chimico. Valutare le opzioni per la gestione della proprietà intellettuale. Scegliere i parametri ottimali per la conduzione di un processo chimico. Attuare metodologie per la sintesi e caratterizzazione di materiali catalitici, condurre reazioni modello per la valutazione dell'attività catalitica, applicare strumenti di valutazione del rischio per una reazione chimica, e valutarne la trasferibilita' da scala di laboratorio a scala pilota e industriale.

Programma/Contenuti

Pre-requisiti

Caratteristiche e struttura dell'industria chimica. Nozioni dei bilanci di massa ed energia. Principali reazioni catalitiche. Principali equilibri bifasici e relativi diagrammi. Nozioni di economia dei processi chimici. Concetti di proprietà intellettuale. Nozioni sulla pericolosità e tossicità dei composti chimici, e sulla loro infiammabilità. Nozioni sulla progettazione degli schemi di processo e dei diagrammi di flusso. Nozioni di termodinamica e cinetica per comprendere l'effetto dei parametri operativi su rese e selettività nei prodotti.

Strategie nella progettazione e gestione di un processo chimico. Tipologie di processo e prodotto. Procedure per la regolamentazione e l’autorizzazione dei prodotti chimici. Ciclo di vita di un prodotto e valore aggiunto: Priorità nella progettazione di un processo e relativi fattori di evoluzione. Esempi pratici dell’evoluzione di alcuni processi. Linee guida nello sviluppo di scala di processi con alcuni esempi pratici.

Concetti di base. Richiamo dei bilanci e linee guida per i flow-sheets di processi. Principali tipologie di catalizzatori e loro applicazioni industriali. Catalisi omogenea ed eterogenea. Ruolo dei principali parametri. Caratteristiche dei principali tipi di reattore; prestazioni e criteri di scelta.

L'analisi del rischio nei processi chimici. Studio di pericolo e operabilità (Hazop). Quantitative risk assessment. Albero dei guasti (FTA). Calcolo della frequenza degli eventi incidentali. Consequence assessment: valutazione delle conseguenze degli eventi incidentali. Valutazione del rischio globale. La gestione del rischio.

Le separazioni. classificazione in funzione dell’agente separante; incidenza sui costi economici complessivi. Gradi di libertà nella progettazione e nella gestione. Strategie di scelta in funzione del tipo di processo industriale: dalla distillazione all’osmosi inversa. Principi chimico-fisici. Fattori di separazione.

Analisi economica dei processi chimici. Aspetti economici in fase di progettazione e gestione. Battery limit e calcolo del costo di un apparecchiatura. Costi fissi e variabili, tipologie e loro incidenza. Principali metodologie per la valutazione economica. Esempi pratici.

La gestione dei processi chimici. effetto dei principali parametri operativi (temperatura, pressione, pressioni parziali dei reagenti, tempo) sugli indicatori di prestazione del processo: conversione, rese, selettività, produttività. Aspetti termodinamici e cinetici.

Capitale intellettuale e proprietà industriale. Gestione delle risorse umane e strategie di marketing

Esempi di industrializzazione di prodotti, di processi, di materiali.
Laboratorio di Processi chimici industriali. Esercitazioni: Schema di Hazop di un reattore da banco. Costruzione di un FTA per un evento incidentale primario relativo al Hazop. Laboratori. Sviluppo di catalizzatori: preparazione di eteropoliacidi tipo Keggin e Anderson. Sviluppo di un processo chimico: acilazione dell'anisolo con anidride acetica.
Gestione di processi chimici industriali: visita ad uno stabilimento chimico.

Metodi didattici

Lezioni frontali. Esperienze in laboratorio.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Tipo di verifica: La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una Prova finale, deputata all’accertamento dell’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese. La prova finale si articola in una prova orale, suddivisa a sua volta in due parti, e in una relazione sull’attività svolta in laboratorio.

Modalità di svolgimento: la prova orale è suddivisa in due parti, che possono essere sostenute dallo studente in tempi diversi.

La prima parte consiste in un colloquio sugli argomenti: L'analisi del rischio nei processi chimici. La gestione dei processi chimici. Analisi economica dei processi chimici. L’esito di questa parte concorre per il 35% alla valutazione finale.

La seconda parte consiste in un colloquio sugli argomenti: Strategie nella progettazione e gestione di un processo chimico. Concetti di base. Le separazioni. Analisi economica dei processi chimici. La gestione dei processi chimici. Capitale intellettuale e proprietà industriale. Gestione delle risorse umane e strategie di marketing. Esempi di industrializzazione di prodotti, di processi, di materiali. L’esito di questa parte concorre per il 50% alla valutazione finale.

La relazione sulla attività svolta in laboratorio, la cui consegna da parte di ogni gruppo di lavoro viene di norma richiesta almeno una settimana prima dello svolgimento della prova orale sostenuta da un componente di quel gruppo di lavoro, viene valutata in relazione alla accuratezza nella descrizione della metodologia sperimentale applicata, e alla correttezza nella elaborazione e discussione del risultato finale; l’esito concorre per il 15% alla valutazione finale.
Il voto finale, espresso in trentesimi, risulta quindi dalla media pesata dei tre contributi sopra detti; viene applicato un arrotondamento ad N per voto finale mediato compreso tra N,01 e N,45; ad N+1 per voto finale mediato compreso tra N,46 e N,99.

Strumenti a supporto della didattica

I docenti utilizzano anche presentazioni in Powerpoint che sono messe a disposizione degli studenti all’inizio del corso. Sono fornite dispense relative alle esperienze da condurre in laboratorio.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Angelo Vaccari

Consulta il sito web di Fabrizio Cavani

Consulta il sito web di Giuseppe Fornasari

Consulta il sito web di Stefania Albonetti