ECTS - University of Pisa
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PROJECT ANALYSIS AND DEVELOPMENT
LEONARDO TOGNOTTI
Academic year2023/24
CourseCHEMICAL ENGINEERING
Code200II
Credits6
PeriodSemester 2
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
ANALISI E SVILUPPO DEI PROGETTIING-IND/25LEZIONI60
MARIANGELA GUASTAFERRO unimap
LEONARDO TOGNOTTI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Acquisizione di conoscenze e metodologie per progettazione di sistema - Impianto chimico e dell'industria di processo- con particolare riferimento alle fasi di sviluppo del progetto, con lo scopo di definire le specifiche di processo (flow sheet), di impianto (P&I) e delle principali apparecchiature ed ausiliari.

 
Knowledge

Develop a solid knowledge of the main issues related to the design and operation of a chemical process plant, with particular emphasis to the steps that follow the  development of a project. Knowledge on methodologies of project management will be aquired together with  cost estimation, P&I and Flow Sheet definition tolls.  A final  project work on a specific plant from different process sectors will be executed and discussed

 
Modalità di verifica delle conoscenze

Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di discutere i contenuti del corso utilizzando la terminologia appropriata. - Durante la prova orale lo studente deve essere in grado di dimostrare la sua conoscenza del materiale del corso ed essere in grado di discutere il lavoro del progetto eseguito alla fine del corso

Assessment criteria of knowledge

The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology. - During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and be able to discuss the project work executed at the end of the course - The student's ability to explain correctly the main topics presented during the course at the board will be assessed.

Methods:

  • Final oral exam
  • Written report
Capacità

Capacità di effettuare valutazioni tecnico-economiche e di elaborare un progetto finale su una unità produttiva assegnata dal docente ad un gruppo di lavoro
Skills

Ability to perform technical-economic evaluations and to draw up a final project on a production unit assigned by the teacher to a working group
Modalità di verifica delle capacità

Sviluppo di un progetto con discussione dell'elaborato progettuale nell’esame orale
Assessment criteria of skills

Development of a project with discussion of the project design in the oral exam
Comportamenti

Durante il lavoro di gruppo gli studenti potranno maturare la sensibilità alla integrazione delle competenze caratterizzanti l'ingegneria chimica e di processo
Behaviors

During group work, students will be able to develop awareness of the integration of skills characterizing chemical and process engineering
Modalità di verifica dei comportamenti

Durante il lavoro di gruppo saranno verificate le modalità di analisi e integrazione dei dati e delle nozioni
Assessment criteria of behaviors

During the group work, the methods of analysis and integration of data and concepts will be verified
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Operazioni Unitarie, Progettazione di apparecchiature chimiche, Ingegneria delle reazioni chimiche, Affidabilità e sicurezza nell'industria di processo
Prerequisites

Unit operations, Chemical Reaction Engineering, Design of chemical plant components, Safety & Reliability in Process Industry
Indicazioni metodologiche

Il corso si svolge in modo frontale tradizionale, talvolta con l'ausilio di slide/filmati/connessioni web. Possono essere inseriti seminari tenuti da esperti. Il materiale didattico a supporto del corso è postato sul portale e-learnng.  Quando possibile vengono organizzate visite presso stabilimenti industriali. 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.

Sviluppo di un progetto con discussione dell'elaborato progettuale all'esame orale
Frequenza: consigliata
Attività didattiche:
• frequentando le lezioni
• preparazione della relazione orale / scritta
• lavoro di gruppo
• Ricerca bibliografica
• Utilizzo di applicativi/ fogli di calcolo
 
Teaching methods

Delivery: face to face

Attendance: Advised

Learning activities:

  • attending lectures
  • preparation of oral/written report
  • group work
  • Bibliography search
  • ICT assisted study

 

Teaching methods:

  • Lectures
  • project work
Programma (contenuti dell'insegnamento)
  • INTRODUZIONE ALLA PROGETTAZIONE DI UN IMPIANTO DELL'INDUSTRIA DI PROCESSO

Generalità sulla progettazione di un impianto chimico e dell’industria di processo. Modalità di svolgimento della progettazione. Specifica di progettazione. Piano generale di progettazione e documentazione di progetto. Verifiche e controllo della progettazione, sistemi qualità. Programmazione secondo Gantt e PERT delle fasi realizzative di un progetto a partire dall'ingegneria sino al "commissioning" ed agli start-up. Gestione dei fornitori di impianti e servizi.

SVILUPPO DI UN PROGETTO: NORMATIVA ED ALTRI ASPETTI REGOLAMENTARI

  • La struttura della normativa cogente: Direttive, Regolamenti, Leggi nazionali e locali. Esempi di normativa di interesse per l’industria di processo (legislazione con regime autorizzatorio) Norme volontarie e di settore: il sistema ISO, normative e standard di settore. Cenni sugli appalti privati e commesse pubbliche.
  • La prevenzione ed il controllo integrato dell’inquinamento (IPPC): BREF & BAT, l'autorizzazione integrata ambientale
  • ISO 14001 e 45001 La gestione integrata HSE nell’industria chimica. L’integrazione qualita’-sicurezza-ambiente. 

SVILUPPO DI UN PROGETTO: COSTING E VALUTAZIONI ECONOMICHE 

  • Metodi di valutazione dei costi di investimento e di esercizio per il progetto di un impianto chimico.
  • Valutazione dei ricavi. 
  • Introduzione alla contabilità industriale e strumenti di bilancio: conto profitti e perdite, balance sheet, flusso di cassa; interpretazione del bilancio. Analisi degli investimenti; ammortamento, metodi di attualizzazione dei costi, ritorno di un investimento. Cenni sul Project Financing. e sugli strumenti di decision making
  • Esempi di valutazione dei costi di produzione nell’industria di processo

AUSILIARI E SERVIZI DI IMPIANTO .

  • Gestione dell'energia nell'industria di processo; vettori energetici (vapore, olio diatermico, refrigeranti). Organizzazione dei servizi di stabilimento. Fluidi ausiliari: aria compressa, gas tecnici, 
  • Le acque di stabilimento; Tipologia di approvvigionamento, criteri di riciclo, riutilizzo, riuso. Trattamenti delle acque
  • Gestione dei rifiuti e circolarità delle risorse: recupero di materie primi da residui e sottoprodotti

IMPIANTISTICA DEI MATERIALI SOLIDI: Trasporto, macinazione, vagliatura, classificazione, flottazione. Stoccaggio. Dosaggio.

SEPARAZIONE GAS/ SOLIDO: principi, apparecchiature,dimensionamenti

ESEMPI DI PROGETTAZIONE: Esempi di applicazione, su impianti in continuo ed in discontinuo: bilanci materiali ed energetici, dimensionamento delle apparecchiature, scelta dei materiali, stesura del P&ID, del flow-sheet, dei fogli di specifica.

Esempi trattati:-

  • impianto batch con reattori multipurpose (industria farmaceutica);
  • impianto di separazione e compressione idrocarburi (Oil&Gas),- approfondimenti su compressione dei gas
  • impianto con reattore e separazioni in continuo (gassificazione, distillazione di solventi organici, etc.)
Syllabus

INTRODUCTION TO PROCESS DESIGN :

  •  Nature of Design, The Anatomy of a Chemical Manufacturing Process. The Organization of a Chemical Engineering Project. Project Documentation. Codes and Standards. Project planning (Gantt- PERT tools) of design and realisation phases. Control and verification of the project. Commissioning and start up of the plant. Contractors and suppliers management

PROJECT MANAGEMENT: LEGAL AND REGULATORY REQUIREMENTS:  

  • The structure of binding legislation: Directives, Regulations, national and local laws. Examples of legislation of interest to the process industry (legislation with authorization regime); Voluntary and sectoral standards: the ISO system, sectoral regulations and standards. Notes on private procurement and public procurement.
  • Integrated pollution prevention and control (IPPC): BREF & BAT, the integrated environmental authorization ISO 14001 and 45001 Integrated HSE management in the chemical industry. Quality-safety-environment integration.

 

PROJECT MANAGEMENT: COSTING AND PROJECT EVALUATION: 

  • Costs, Revenues, and Profits .Estimating Capital Costs; Estimating Production Costs and Revenues. Taxes and Depreciation. The balance sheet and the  income statement . Project Financing.Economic Evaluation.  Exaples of costs evaluation and return of investments in process industry       

STORAGE and HANDLING OF SOLIDS:

  • operations with solid and powder materials. Size reduction, separation, classification. Silos and storages

UTILITIES AND ANCILLARY SERVICES :

  • Energy managementstments in process industry 
  • Water system:  Cooling water;  Water for general use;  Demineralized water; Wastewater treatment.
  • Waste management: circular economy and critical raw materials
  • Compressed air.  Inert-gas supplies;, Refrigeration;

CASE STUDIES : Examples of project development for different sectors: mass and energy balances, flow sheet, P&I. Equipment selection, specifications and design.

  • Oil & gas sector: compression and separation plant.
  • Batch processess (pharmaceutical) .
  • Reaction and separation plants (gasification plant to biofules, distillation of VOCs, etc.)

 

 

  

The course provides notions and methdodologies for the design of a chemical process plant.The topics are the following: 1. Introduction : Nature of Design, The Anatomy of a Chemical Manufacturing Process. The Organization of a Chemical Engineering Project. Project Documentation. Codes and Standards. 2. Piping and Instrumentation: The P and I Diagram, Mechanical Design of Piping Systems, Pipe Size Selection,. Control and Instrumentation, Pipe and Tubing Sizes and Ratings, Pressure-Piping Code,Pipe-System Materials 3. STORAGE AND PROCESS VESSELS. Storage of Liquids. Atmospheric Tanks, Pressure Tanks, Calculation of Tank Volume, Container Materials and Safety , Pond and Underground Storage. Storage of Gases 4. COSTING AND PROJECT EVALUATION: Costs, Revenues, and Profits.Estimating Capital CostsEstimating Production Costs and Revenues. Taxes and Depreciation. Project Financing.Economic Evaluation 5. STORAGE and HANDLING OF SOLIDS. 6. Plant services and auxiliares
Bibliografia e materiale didattico

Materiale didattico (Schemi, slides, Norme, etc.) su piattaforma e-learning moodle

Riferimenti:

  • GAVIN TOWLER, RAY SINNOTT: CHEMICAL ENGINEERING DESIGN: Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design,  Elsevier Inc 
  • Perry's "Chemical Engineers Handbook", McGraw-Hill     
  • PLANT DESIGN AND ECONOMICS FOR CHEMICAL ENGINEERS, Max S. Peters Klaus D. Timmerhaus, McGraw Hills 

Excel sheets, AutoCAD or similar, Flow sheeting tools (UniSim),
Bibliography

Provided by teacher (Schemes, slides, Standards, etc.)

GAVIN TOWLER, RAY SINNOTT: CHEMICAL ENGINEERING DESIGN:  Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design, 2021, Elsevier Inc

Recommended reading includes the following. -

  • Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 
  • PLANT DESIGN AND ECONOMICS FOR CHEMICAL ENGINEERS, Max S. Peters Klaus D. Timmerhaus, McGraw Hills 

Slides of the Lectures are also provided
Indicazioni per non frequentanti

Non susssistono variazioni per i non frequentanti
Modalità d'esame

L'esame consiste in una prova orale tra il candidato e il docente della durata media di 45 minuti.
La prova orale non è superata se il candidato mostra di non essere in grado di descrivere e giusticficare le scelte progettuali e le metodologie utilizzate per la redazione del progetto finale, esprimendosi in modo chiaro e di usando la terminologia corretta
Assessment methods

Project work
Updated: 02/08/2023 09:38