Industrial processes and scale-up
A.A. 2023/2024
Obiettivi formativi
The objective of the course is to emphasize the importance of scale-up methodology for the unit operations in chemical plants (reaction and separation processes), to give the theoretical basis for a correct approach to a scaling-up and to introduce the simulation science and the process simulation. The correct theoretical and experimental approaches of this kind of study will be presented and discussed; different industrial examples will be considered.
Risultati apprendimento attesi
At the end of the course the students will be able to use simulation plant software for the project and optimization of a chemical plant, to analyze a chemical process (reaction or separation) from a laboratory scale experiment to a possible industrial process layout; to apply kinetic and thermodynamic models for scale up development of new technologies.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Il corso sarà dedicato a un'introduzione specifica della metodologia del passaggio di scala dei processi chimici dal punto di vista chimico e ingegneristico. Saranno prese in considerazione sia le reazioni chimiche che i processi di separazione. Più in dettaglio, verranno spiegati e discussi i seguenti argomenti:
- passaggio di scala di un'operazione chimica: significato e importanza
- Laboratori e studi su impianti pilota
- Modelli per l'interpretazione di dati sperimentali e simulazione di unità di impianto (reattori e colonne): modelli stazionari e dinamici
- Modelli fisici e chimici
- Impianti pilota: materie prime, modelli, variabili operative, materiali costruttivi, programma di test e utilizzo dei risultati
- Tecniche sperimentali nella metodologia del passaggio di scala
- Applicazioni allo sviluppo di processi industriali: esempi industriali
- Tecnologia di controllo nei processi chimici
- Questioni ambientali e normative
- Utilizzo di software di simulazione nel passaggio di scala: PRO II. Tutorial di questi programmi e del loro utilizzo per diversi aspetti coinvolti negli argomenti del corso.
- Sistema di realtà virtuale immersiva per una visita virtuale in un impianto di unità di distillazione del petrolio.
- introduzione alla strumentazione di processo e alla sua programmazione tramite esercitazione con componenti ARDUINO
- passaggio di scala di un'operazione chimica: significato e importanza
- Laboratori e studi su impianti pilota
- Modelli per l'interpretazione di dati sperimentali e simulazione di unità di impianto (reattori e colonne): modelli stazionari e dinamici
- Modelli fisici e chimici
- Impianti pilota: materie prime, modelli, variabili operative, materiali costruttivi, programma di test e utilizzo dei risultati
- Tecniche sperimentali nella metodologia del passaggio di scala
- Applicazioni allo sviluppo di processi industriali: esempi industriali
- Tecnologia di controllo nei processi chimici
- Questioni ambientali e normative
- Utilizzo di software di simulazione nel passaggio di scala: PRO II. Tutorial di questi programmi e del loro utilizzo per diversi aspetti coinvolti negli argomenti del corso.
- Sistema di realtà virtuale immersiva per una visita virtuale in un impianto di unità di distillazione del petrolio.
- introduzione alla strumentazione di processo e alla sua programmazione tramite esercitazione con componenti ARDUINO
Prerequisiti
I prerequisiti indispensabili sono una buona conoscenza della chimica fisica, in particolare della cinetica chimica, delle leggi dell'equilibrio termodinamico e della teoria di base delle colonne di distillazione e degli equilibri liquido vapore. E' inoltre raccomandato di avere nozioni di base sui fenomeni di trasporto (moto turbolento, moto laminare, scambiatori di calore) e sui reattori chimici. Tali prerequisiti vengono insegnati nei corsi della laurea triennale in chimica industriale, principalmente Chimica Fisica I, Chimica Fisica II, Impianti Chimici con Laboratorio, Chimica Fisica Industriale, Chimica Industriale, Complementi di matematica e calcolo numerico.
Metodi didattici
Il corso si baserà su 48 ore di lezioni in aula in cui: 1) verrà spiegata la teoria del passaggio di scala (40%); 2) verrà introdotto e utilizzato il software di simulazione di impianti chimici (40%); 3) saranno considerati casi studio industriali (20%). Inoltre, durante il corso, verrà proposta e organizzata una visita nello stabilimento Radici di Novara, se sarà consentito dalla situazione sanitaria.
Materiale di riferimento
- A. C. Dimian, C. S. Bildea, A. A. Kiss: Integrated Design and Simulation of Chemical Processes", 2nd Edition, Elsevier disponibile nella biblioteca di Chimica)
- V. Ragaini, C. Pirola, "Processi di Separazione nell'Industria Chimica", Hoepli
- The properties of Gases and Liquids Autori: B. Poling; J. 'O Connell; J. Prausnitz. McGraw-Hill 2004
- Scale-up Methodology for Chemical Process. Autori: J. B. Euzen, P. Trambouze, J. P. Wauquier, Edition Technip.
- le presentazioni delle lezioni in aula e altro materiale didattico (articoli di approfondimento) sempre disponibili sulla piattaforma ARIEL-UNIMI
- V. Ragaini, C. Pirola, "Processi di Separazione nell'Industria Chimica", Hoepli
- The properties of Gases and Liquids Autori: B. Poling; J. 'O Connell; J. Prausnitz. McGraw-Hill 2004
- Scale-up Methodology for Chemical Process. Autori: J. B. Euzen, P. Trambouze, J. P. Wauquier, Edition Technip.
- le presentazioni delle lezioni in aula e altro materiale didattico (articoli di approfondimento) sempre disponibili sulla piattaforma ARIEL-UNIMI
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Tutti gli argomenti discussi nel corso saranno discussi in una prova orale o scritta. Verranno discusse domande teoriche e / o esercitazioni pratiche utilizzando il software di simulazione. Gli studenti dovranno essere in grado di discutere tutti gli argomenti del corso, spiegare gli esempi industriali considerati nelle lezioni e fare esercizi usando il software di simulazione riguardante l'ottimizzazione di colonne o reattori.
Siti didattici
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)