ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| PROCESSI CHIMICI INDUSTRIALI | ING-IND/27 | LEZIONI | 90 |
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Al termine del corso:
-lo studente avrà acquisito i fondamenti delle separazioni di miscele a più componenti, con particolare attenzione ai processi di distillazione, estrazione, cristallizzazione, adsorbimento, utilizzo di membrane, scambio ionico.
- lo studente avrà acquisito i fondamenti cinetici dei processi di cristallizzazione e le basi per lo sviluppo di saponi e detergenti.
At the end of the course:
-the student will have acquired the foundations of the separation of mixtures with several components based on the processes of distillation, extraction, crystallization, adsorption, membrane separation and ion exchange.
- the student will have acquired the kinetic foundations of the crystallization processes and of soaps and detergents.
The assessment of the knowledge will be carried out by evaluating the oral test planned at each exam session.
Al termine del corso:
- lo studente saprà utilizzare i diagrammi di fase liquido/vapore, solido/liquido, gas/solido, liquido/liquido per sistemi a più componenti per le valutazioni termodinamiche e per i bilanci di materia necessari per la progettazine dei processi di separazione
- lo studente conoscerà le proprietà fondamentali dei solidi granulari e le modalità di controllo dei parametri operativi per ottenere solidi granulari aventi proprietà ottimali da processi di cristallizzazione
-lo studente sarà a conoscenza dei meccanismi di azione e dei principali metodi di produzione di saponi e detrgenti.
At the end of the course:
- the student will be able to use the diagrams of liquid / vapor phase, solid / liquid, gas / solid, liquid / liquid for multi-component systems for thermodynamic evaluations and for material balances necessary for the design of the separation processes
- the student will know the fundamental properties of the granular solids and the methods of control of the operating parameters to obtain granular solids having optimal properties from crystallization processes
- the student will know the basics of soaps and detergents
Durante lo svolgimento delle lezioni gli studenti saranno coinvolti nella risoluzione di numerosi esempi numerici relativi alle tematiche del corso
During the lessons the students will be involved in the solution of several numerical exercises.
Lo studente potrà acquisire la consapevolezza delle procedure per valutare i processi di separazione e la loro applicazione alle realtà industriali.
The student will be aware of the basics in separation processes and their application in industrial plants.
Gli studenti sono invitati a collaborare alla soluzione degli esempi numerici.
Students are invited to collaborate on the solution of numerical examples.
Variabili intensive ed estensive, equilibri di fase, regola della varianza, equilibri in soluzione acquosa (solubilità, equilibri acido-base),
Intensive and extensive variables, phase equilibria, variance rule, equilibrium in aqueous solution (solubility, acid-base equilibrium).
Le lezioni, stante l'emergenza sanitaria COVID-19, verranno erogate in modalità mista, in aula e a distanza su piattaforma TEAMS utilizzando materiale didattico fornito dal docente sotto forma di dispense.L'interazione con lo studente avviene anche al di fuori della lezione mediante ricevimenti settimanali e posta elettronica Il ricevimento settimanale del docente è concordato all'inizio del corso in base all'orario delle lezioni.
The lessons, given the COVID-19 health emergency, will be delivered in mixed mode, in the classroom and remotely on the TEAMS platform using teaching material provided by the teacher in the form of handouts. The interaction with the student also takes place outside the lesson through weekly receptions and e-mail. The weekly reception of the teacher is agreed at the beginning of the course.
Gli equilibri di fase: regola della varianza; calcolo dei componenti indipendenti in sistemi solido/liquido nel caso specifico di acqua e soluti ionici.
Equilibrio solido/liquido: diagrammi di fase di sistemi a due, tre e quattro componenti; diagrammi triangolari e a base quadrata, proiezioni di Janecke, regola della leva, cammini di cristallizzazione e bilanci di materia. Fondamenti cinetici del processo di cristallizzazione: sovrasaturazione, regioni di metastabilità e labilità delle soluzioni; meccanismi e cinetiche di nucleazione e accrescimento. Granulometria, abito, tap e bulk density, numero di Hausner dei cristalli. Fenomeni di impaccamento. Processi di cristallizzazione per raffreddamento, evaporazione solvente, aggiunta di antisolvente.
Equilibri liquido-vapore: diagrammi di fase per sistemi a due componenti (regolari, azeotropi omogenei ed eterogenei); principio di funzionamento di una colonna di distillazione. Bilanci di materia su una colonna di distillazione di una miscela a due componenti: retta di lavoro superiore e inferiore. Bilancio sul piatto di alimentazione: q-line. Range operativo di una colonna di distillazione: rapporto di riflusso e di ribollizione massimo e minimo. Cammino di distillazione a riflusso e ribollizione totali (somma delle tie lines). Diagrammi di fase liquido-vapore a tre componenti: cammini di distillazione a rflusso/ribollizione totale e curve dei residui; fattibilità di una separazione per distillazione in base alla mappatura dei cammini di distillazione/curve dei residui: regioni di distillazione. Distillazioni miscele a tre componenti: individuazione grafica dei campi operativi sezioni di rettifica e stripping: curva dei pinch, aree (leaf) di lavoro. Esempi di strategie di separazione per distillazione: azeotropi binari eterogenei, azeotropi binari omogenei (due colonne a pressione diversa, aggiunta di un solvente con formazione di azeotropi binari o ternari).
Equilibri di fase liquido-liquido. Diagrammi ternari. Processo di separazione per estrazione con solvente. Bilanci di materia su un processo di estrazione a singolo stadio di contatto/smiscelamento.
Equilibri gas-solido: adsorbimento; adsorbenti industriali e isoterme di adsorbimento. Equilibri di scambio ionico: resine scambio ionico acide e basiche. Condizioni termodinamiche per lo scambio.
Principi di base di funzionamento e struttura chimica dei saponi e detrgenti.
Phase equilibria: rule of variance; calculation of independent components in solid/liquid systems in the specific case of water and ionic solutes.
Solid/liquid equilibrium: phase diagrams of two-, three- and four-component systems; triangular and square-based diagrams, Janecke projections, lever rule, crystallization paths and matter balances. Kinetic foundations of the crystallization process: supersaturation, regions of metastability and lability of solutions; mechanisms and kinetics of nucleation and growth. Granulometry, dress, tap and bulk density, Hausner number of crystals. Packing phenomena. Crystallization processes by cooling, solvent evaporation, addition of antisolvent.
Liquid-vapor equilibria: phase diagrams for two-component systems (regular, homogeneous and heterogeneous azeotropic); principle of operation of a distillation column. Material balances on a distillation column of a two-component mixture: upper and lower operating line. Balance on the feeding plate: q-line. Operating range of a distillation column: maximum and minimum reflux and boiling ratio. Total reflux and boiling distillation path (sum of tie lines). Three-component liquid-vapor phase diagrams: reflux/total boiling distillation paths and residue curves; feasibility of separation by distillation based on mapping of distillation paths/residue curves: distillation regions. Distillations mixtures with three components: graphic identification of the operating fields rectification and stripping sections: pinch curve, areas (leaf) of work. Examples of separation strategies by distillation: heterogeneous binary azeotropics, homogeneous binary azeotropics (two columns at different pressure, addition of a solvent with the formation of binary or ternary azeotropics).
Liquid-liquid phase equilibria. Ternary diagrams. Separation process by solvent extraction. Material balances on a single-stage contact/smoothing extraction process.
Gas-solid equilibria: adsorption; industrial adsorbents and adsorption isotherms. Ion exchange equilibria: acidic and basic ion exchange resins. Thermodynamic conditions for exchange.
Basic principles of operation and chemical structure of soaps and detergents.
Il materiale didattico è fornito dal docente sotto forma di dispense dispnibii sul portale e-learning.
The teaching material is provided by the teacher in the form of handouts available on the e-learning portal.
Non sussistono variazioni per i non frequentanti
There are no variations for non-attending students
solo orale, la durata della prova è solitamente di 30-40 minuti.
le domanda possono riguardare l'iintero programma svolto in aula e contenuto nelle dispense fornite dal docente.
Only oral, the duration of the test is usually 30-40 minutes.
The questions may concern the entire program carried out in the classroom and contained in the handouts provided by the teacher.
