Impianti chimici con laboratorio
A.A. 2018/2019
Obiettivi formativi
Gli studenti dovranno acquisire le seguenti conoscenze:
equilibrio tra fasi in condizioni non ideali;
principali tecnologie impiantistiche di separazione (conoscenze di base) e loro integrazione in uno schema di processo;
criteri di dimensionamento di colonne di assorbimento, rettifica ed estrattori (conoscenze più approfondite);
cenni sulla valutazione economica di alternative processistiche e sull'intensificazione di processo;
introduzione ai reattori chimici ideali.
Il modulo di laboratorio si propone l'obiettivo di trasmettere agli studenti le competenze della gestione di impianti chimici su scala pilota in continuo, in particolare riferimento alle operazioni di distillazione/rettifica e assorbimento.
equilibrio tra fasi in condizioni non ideali;
principali tecnologie impiantistiche di separazione (conoscenze di base) e loro integrazione in uno schema di processo;
criteri di dimensionamento di colonne di assorbimento, rettifica ed estrattori (conoscenze più approfondite);
cenni sulla valutazione economica di alternative processistiche e sull'intensificazione di processo;
introduzione ai reattori chimici ideali.
Il modulo di laboratorio si propone l'obiettivo di trasmettere agli studenti le competenze della gestione di impianti chimici su scala pilota in continuo, in particolare riferimento alle operazioni di distillazione/rettifica e assorbimento.
Risultati apprendimento attesi
Le competenze finali saranno la capacità di procedere al dimensionamento di singole apparecchiatura e di valutarne la sostenibilità economica e l'integrazione in un dato processo.
Nel modulo di laboratorio Le competenze acquisite riguarderanno la gestione pratica degli impianti, la raccolta dati, le elaborazioni numeriche e la simulazione di processo degli stessi. Le ore in aula serviranno per la spiegazione delle nozioni teoriche di base, per la descrizione degli impianti da utilizzare e delle procedure di calcolo e per l'introduzione alla simulazione di processo.
Nel modulo di laboratorio Le competenze acquisite riguarderanno la gestione pratica degli impianti, la raccolta dati, le elaborazioni numeriche e la simulazione di processo degli stessi. Le ore in aula serviranno per la spiegazione delle nozioni teoriche di base, per la descrizione degli impianti da utilizzare e delle procedure di calcolo e per l'introduzione alla simulazione di processo.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Informazioni sul programma
Modalità di frequenza
Fortemente consigliata per tutte le lezioni in aula di entrambi i moduli, obbligatoria per le esercitazioni in laboratorio.
L'iscrizione al laboratorio è obbligatoria e va fatta durante le prime lezioni del corso. Solo gli studenti regolarmente iscritti al Corso di Laurea possono accedere al laboratorio.
Modalità di erogazione: Tradizionale
Fortemente consigliata per tutte le lezioni in aula di entrambi i moduli, obbligatoria per le esercitazioni in laboratorio.
L'iscrizione al laboratorio è obbligatoria e va fatta durante le prime lezioni del corso. Solo gli studenti regolarmente iscritti al Corso di Laurea possono accedere al laboratorio.
Modalità di erogazione: Tradizionale
Propedeuticità
È caldamente raccomandato l'apprendimento preliminare dei concetti trattati nel corso di Chimica Fisica Industriale
Prerequisiti
Modalità di esame
Modulo Impianti chimici L'esame consta di una prova scritta e di una orale. Per la prova scritta è richiesta la risoluzione di un problema simile agli esercizi svolti a lezione, di cui è riportata casistica sia sul sito Ariel del corso, sia sui libri di testo adottati. Gli studenti possono portare tutto il materiale che ritengono opportuno, inclusi testi, dispense, ecc. Devono munirsi di fogli di carta millimetrata per eventuali costruzioni grafiche. Ovviamente non è concessa la comunicazione tra gli studenti e con l'esterno, quindi non sono ammessi PC o tablet. La durata è 2 ore. Se la prova è sufficiente (votazione 15/30), lo studente è ammesso all'orale. La prova orale è costituita da due domande su altrettanti argomenti trattati durante il corso. Inoltre, durante la prova orale si farà la discussione di un flow sheet di processo. Durante la valutazione della prova scritta si accerta, oltre alla capacità di impostare la soluzione, la capacità di riconoscere la ragionevolezza di un risultato. Durante la valutazione della prova orale, lo studente deve innanzitutto dimostrare di aver compreso il fondamento fisico dell'argomento trattato, i presupposti e la sua importanza in ambito applicativo. Parallelamente, deve dimostrare di riuscire a quantificare il fenomeno in esame utilizzando i modelli visti durante il corso.
Modulo Laboratorio. Gli studenti svolgeranno le esercitazioni pratiche in gruppi di 3-4 persone. Al termine del laboratorio ogni gruppo dovrà preparare una relazione scritta, con i risultati raccolti e le elaborazioni numeriche e di simulazione spiegate a lezione. Ogni studente dovrà quindi affrontare un colloquio finale orale, sulla base di questa relazione. In questo colloquio verrà accertata la conoscenza degli impianti e delle procedure sperimentali, delle elaborazioni numeriche e della simulazione di processo per quanto riguarda le esercitazioni svolte.
Modulo Impianti chimici L'esame consta di una prova scritta e di una orale. Per la prova scritta è richiesta la risoluzione di un problema simile agli esercizi svolti a lezione, di cui è riportata casistica sia sul sito Ariel del corso, sia sui libri di testo adottati. Gli studenti possono portare tutto il materiale che ritengono opportuno, inclusi testi, dispense, ecc. Devono munirsi di fogli di carta millimetrata per eventuali costruzioni grafiche. Ovviamente non è concessa la comunicazione tra gli studenti e con l'esterno, quindi non sono ammessi PC o tablet. La durata è 2 ore. Se la prova è sufficiente (votazione 15/30), lo studente è ammesso all'orale. La prova orale è costituita da due domande su altrettanti argomenti trattati durante il corso. Inoltre, durante la prova orale si farà la discussione di un flow sheet di processo. Durante la valutazione della prova scritta si accerta, oltre alla capacità di impostare la soluzione, la capacità di riconoscere la ragionevolezza di un risultato. Durante la valutazione della prova orale, lo studente deve innanzitutto dimostrare di aver compreso il fondamento fisico dell'argomento trattato, i presupposti e la sua importanza in ambito applicativo. Parallelamente, deve dimostrare di riuscire a quantificare il fenomeno in esame utilizzando i modelli visti durante il corso.
Modulo Laboratorio. Gli studenti svolgeranno le esercitazioni pratiche in gruppi di 3-4 persone. Al termine del laboratorio ogni gruppo dovrà preparare una relazione scritta, con i risultati raccolti e le elaborazioni numeriche e di simulazione spiegate a lezione. Ogni studente dovrà quindi affrontare un colloquio finale orale, sulla base di questa relazione. In questo colloquio verrà accertata la conoscenza degli impianti e delle procedure sperimentali, delle elaborazioni numeriche e della simulazione di processo per quanto riguarda le esercitazioni svolte.
Modulo: Impianti chimici
Programma
Reperibilità di dati termodinamici e cenni sui metodi a contributo di gruppo.
Termodinamica Applicata: modelli per la definizione di coefficienti di fugacità ed attività.
Equilibrio Liquido-Vapore (ELV) nei diversi casi di idealità o meno delle fasi; consistenza termodinamica dell'ELV. Diagrammi per l'ELV.
Equilibrio Liquido-Liquido (ELL): diagrammi relativi per sistemi binari e ternari. Criteri termodinamici per lo smiscelamento di due liquidi.
Assorbimento: descrizione delle operazioni di assorbimento (absorption) /de assorbimento (stripping). Apparecchiature e corpi di riempimento. Calcolo dell'altezza del riempimento, del diametro e della perdita di carico in una colonna di assorbimento; assorbimento in colonna a piatti: determinazione del numero di piatti. Distillazione e Rettifica. Apparecchiature. Distillazione continua in uno stadio (Flash). Rettifica continua in colonna a piatti: miscele binarie e miscele a più componenti: calcolo numero di stadi teorici. Distillazione e rettifica discontinue. Criteri per il calcolo dell'efficienza.
Estrazione Liquido-Liquidi. Descrizione delle operazioni. Apparecchiature continue e discontinue. Coefficienti di ripartizione e di selettività. Scelta del solvente.
Criteri per la quantificazione dei costi fissi e variabili nei processi di separazione.
Process intensification: esempi applicativi.
Software per la simulazione di processo: potenzialità e limiti, esercitazioni pratiche.
Le lezioni frontali si alterneranno ad esercitazioni numeriche. Saranno previste anche alcune esercitazioni in aula informatica per acquisire conoscenze di base nell'uso di alcuni software di simulazione di processo. Il corso frontale è strettamente collegato al modulo di laboratorio.
Termodinamica Applicata: modelli per la definizione di coefficienti di fugacità ed attività.
Equilibrio Liquido-Vapore (ELV) nei diversi casi di idealità o meno delle fasi; consistenza termodinamica dell'ELV. Diagrammi per l'ELV.
Equilibrio Liquido-Liquido (ELL): diagrammi relativi per sistemi binari e ternari. Criteri termodinamici per lo smiscelamento di due liquidi.
Assorbimento: descrizione delle operazioni di assorbimento (absorption) /de assorbimento (stripping). Apparecchiature e corpi di riempimento. Calcolo dell'altezza del riempimento, del diametro e della perdita di carico in una colonna di assorbimento; assorbimento in colonna a piatti: determinazione del numero di piatti. Distillazione e Rettifica. Apparecchiature. Distillazione continua in uno stadio (Flash). Rettifica continua in colonna a piatti: miscele binarie e miscele a più componenti: calcolo numero di stadi teorici. Distillazione e rettifica discontinue. Criteri per il calcolo dell'efficienza.
Estrazione Liquido-Liquidi. Descrizione delle operazioni. Apparecchiature continue e discontinue. Coefficienti di ripartizione e di selettività. Scelta del solvente.
Criteri per la quantificazione dei costi fissi e variabili nei processi di separazione.
Process intensification: esempi applicativi.
Software per la simulazione di processo: potenzialità e limiti, esercitazioni pratiche.
Le lezioni frontali si alterneranno ad esercitazioni numeriche. Saranno previste anche alcune esercitazioni in aula informatica per acquisire conoscenze di base nell'uso di alcuni software di simulazione di processo. Il corso frontale è strettamente collegato al modulo di laboratorio.
Materiale di riferimento
- B.E.Poling, J.M.Prausnitz, J.P. O'Connell, "The Properties of Gases and Liquids" McGraw-Hill, 2001.
- W.L. Mc Cabe, J.C. Smith, P. Harriot, "Unit operations of chemical engineering", Mc Graw Hill, 2001.
- J.M. Douglas, "Conceptual design of chemical processes", Mc Graw Hill, 1988.
Dispense e altro materiale didattico a cura della docente, messo a disposizione tramite la piattaforma Ariel.
- W.L. Mc Cabe, J.C. Smith, P. Harriot, "Unit operations of chemical engineering", Mc Graw Hill, 2001.
- J.M. Douglas, "Conceptual design of chemical processes", Mc Graw Hill, 1988.
Dispense e altro materiale didattico a cura della docente, messo a disposizione tramite la piattaforma Ariel.
Modulo: Laboratorio di impianti chimici
Programma
Verranno svolte in laboratorio le seguenti esperienze:
Esercitazione 1: Misura della tensione di vapore di un liquido a diverse temperature
Esercitazione 2: Raccolta di dati di equilibrio liquido/vapore di una miscela binaria in condizione isobare
Esercitazione 3: Conduzione di una colonna di rettifica a rapporto di riflusso finito e infinito
Esercitazione 4: Conduzione di una colonna di assorbimento con diversi rapporti di portate liquido/gas
Verrà inoltre svolta la elaborazione dati e la simulazione di processo per tutte le esperienze.
Pagina web del corso http://cpirolaicl.ariel.ctu.unimi.it/v3/home/Default.aspx
Esercitazione 1: Misura della tensione di vapore di un liquido a diverse temperature
Esercitazione 2: Raccolta di dati di equilibrio liquido/vapore di una miscela binaria in condizione isobare
Esercitazione 3: Conduzione di una colonna di rettifica a rapporto di riflusso finito e infinito
Esercitazione 4: Conduzione di una colonna di assorbimento con diversi rapporti di portate liquido/gas
Verrà inoltre svolta la elaborazione dati e la simulazione di processo per tutte le esperienze.
Pagina web del corso http://cpirolaicl.ariel.ctu.unimi.it/v3/home/Default.aspx
Materiale di riferimento
- V. Ragaini, C. Pirola, "Processi di Separazione nell'Industria Chimica", Hoepli
- Slides presentate a lezione
- Dispense delle esercitazioni
- Slides presentate a lezione
- Dispense delle esercitazioni
Moduli o unità didattiche
Modulo: Impianti chimici
ING-IND/25 - IMPIANTI CHIMICI - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente:
Rossetti Ilenia Giuseppina
Modulo: Laboratorio di impianti chimici
ING-IND/25 - IMPIANTI CHIMICI - CFU: 6
Laboratori: 64 ore
Lezioni: 16 ore
Lezioni: 16 ore
Docente:
Pirola Carlo
Docente/i
Ricevimento:
Tutti i giorni lavorativi, previo appuntamento. Il ricevimento avverra' via Microsoft Teams.
Studio R 30 S Dipartimento di Chimica (tramite Microsoft Teams)
Ricevimento:
In qualsiasi momento previo appuntamento via mail
Ufficio del docente o MS Teams