ECTS - University of Pisa
Al termine del corso lo studente avrà acqusito conoscenze in merito alla struttura dell’industria chimica e ai processi industriali che partire dalle materie prime, organiche e inorganiche, consentono di ottenere i prodotti finali.
At the end of the course the student will have acquired knowledge about the structure of the chemical process industry starting from raw materials up to the end products, through the study of bulk chemicals production.
L'apprendimento delle conoscenze verrà verificato attraverso prove in itinere e una prova finale.
Learning the aforementioned knowledge will be verified through periodic tests or an oral final exam.
Al termine del corso lo studente saprà riconoscere i principi e i fondamenti di carattere termodinamico e cinetico nonché le strategie di integrazione e sintesi dei processi nella scelta delle condizioni operative, delle apparecchiature e delle configurazioni adottate nei principali processi della chimica industriale di produzione dei bulk di base e intermedi e saprà applicarli alla progettazione di nuovi processi industriali.
The student will recognize the principles and foundations of thermodynamic and kinetic character as well as the strategies of integration and synthesis of the processes in the choice of operating conditions, equipment and configurations adopted in the main industrial bulk production chemistry processes and intermediates and will be able to apply them to the design of new industrial processes.
Il corso è impostato su modalità interattiva: ogni lezione frontale comprende ampi spazi di confronto tra docente e studenti che permette il monitoraggio costante del livello di acquisizione delle competenze.
The course is set on interactive mode: each frontal lesson includes interaction between teacher and students that allows constant monitoring of the level of acquisition of skills.
Durante il corso gli studenti potranno maturare la sensibilità alla integrazione delle competenze caratterizzanti l'ingeneria chimica.
During the course the student will acquire the sensitivity to the integration of the skills that characterize the chemical engineer.
Al termine del corso si procede ad una verifica dell'acquisizione del comportamento relativo all'approccio integrativo mediante un test.
Acquiring the abovementioned behaviors will be verified during the course through the teacher's involvement with the student.
Impianti chimici, analisi e sintesi dei processi chimici
The student must have acquired adequate knowledge of:
Vengono svolte lezioni frontali, anche con l'ausilio di slide. Quando possibile vengono organizzate visite presso stabilimenti industriali.
Frontal lessons are done, even with the help of slide. The course attendance, though not mandatory, is strongly recommended.
If possible, visits to industrial plants are organised.
L'industria chimica europea nello scenario mondiale. I settori dell'industria chimica. Le materie prime dell'industria chimica.
I trattamenti upstream del greggio e del gas naturale. I cicli di raffinazione. Frazionamento del greggio: colonne di topping e vacuum.
I bulk di base inorganici: i gas di sintesi. I gas di sintesi da steam reforming: reazioni, termodinamica, cinetica, parametri operativi di processo, reattori. Filiera dei gas di sintesi. Sintesi dell'ammoniaca: reazione, termodinamica, cinetica, catalizzatore indistriale,meccanismo di reazione ed equazione cinetica, conversione di equilibrio in funzione dei parametri di processo, preparazione del gas di sintesi, reattori adiabatici a scambio termico e a quenching interstadio, diagrammi conversione-temperatura, retta adiabatica di conversione. Sintesi del metanolo. Reazioni, termodinamica, cinetica, catalizzatore, condizioni operative di processo (T, P, rapporto molare reagenti), reattori.
I bulk di base organici: gli alcheni inferiori e gli aromatici inferiori. Processo di cracking catalitico: catalizzatori, meccanismo cinetico, termodinamica, reattore, condizioni operative di processo. Lo steam reforming: meccanismo cinetico, termodinamica, reattore e condizioni operative di processo. Alcheni inferiori da reforming catalitico: reazioni, termodinamica, cinetica, catalizzatore, reattori, parametri operativi di processo. Filiere della petrolchimica. Livelli di ossidazione. Produzione di ossido di etilene: reazioni, termodinamica, cinetica, catalizzatore, processa ad ossigeno e ad aria. Produzione di formaldeide: processo di ossidazine diretta e di deidrogenazione.
I bulk da materie prime inorganiche: produzione di acido solforico da zolfo elementare, processo di produzione del carbonato di sodio (soda Solvay).
Elettrochimica industriale: voltaggio minimo di elettrolisi, misura delle sovratensioni, regime di corrente di scambio, di Tafel e regime diffusivo, relative correlazioni per la sovratensione. Cadute ohmiche, grafici potenziale-densità di corrente in condizioni industriali di processo; rendimento faradico, di tensione ed energetico, sala celle: connessione mono e bipolare, alimentazione di processo in serie e in parallelo. Impianto di conversione: curva caratteristica, rendimento di conversione,curva caratteristica della sala celle e sistema di controllo. Processo cloro-soda elettrolitico: celle a diaframma, a mercurio e a membrana, reazioni anodiche e catodiche e condizioni di processo.
The European chemical industry in the global scenario. The sectors of the chemical industry. Raw materials of the chemical industry.
Upstream treatments of crude oil and natural gas. The refining cycles. Crude oil fractionation: atmospheric and vacuum distillation units.
Inorganic basic bulk chemicals: synthesis gases. Synthesis gases from steam reforming: reactions, thermodynamics, kinetics, process operating parameters, reactors.
Synthesis of ammonia: reaction, thermodynamics, kinetics, industrial catalyst, reaction mechanism and kinetic equation, equilibrium conversion as a function of process parameters, preparation of synthesis gas, adiabatic heat exchange and interstage quenching reactors, conversion-temperature diagrams , adiabatic conversion line.
Synthesis of methanol: eactions, thermodynamics, kinetics, catalyst, process operating conditions (T, P, reactant molar ratio), reactors.
The organic basic bulks: the lower alkenes and the lower aromatics. Catalytic cracking process: catalysts, kinetic mechanism, thermodynamics, reactor, process operating conditions. Steam reforming: kinetic mechanism, thermodynamics, reactor and process operating conditions. Lower alkenes from catalytic reforming: reactions, thermodynamics, kinetics, catalyst, reactors, process operating parameters.
Petrochemical supply chains. Oxidation levels. Production of ethylene oxide: reactions, thermodynamics, kinetics, catalyst, oxygen and air processes. Production of formaldehyde: direct oxidation and dehydrogenation process.
Chemical bulks from inorganic raw materials: production of sulfuric acid from elemental sulphur, process of production of sodium carbonate (Solvay soda).
Industrial electrochemistry: minimum electrolysis voltage, measurement of overvoltages, exchange current regime, Tafel and diffusion regime, relative correlations for overvoltage. Ohmic drops, potential-current density graphs in industrial process conditions; faradic, voltage and energy efficiency, cell room: mono and bipolar connection, process power supply in series and parallel. Conversion plant: characteristic curve, conversion efficiency, characteristic curve of the cell room and control system. Electrolytic chlor-alkali process: diaphragm, mercury and membrane cells, anodic and cathodic reactions and process conditions.
Il materiale didattico sarà reso disponibile agli studenti sulla piattaforma elearning.
The slides that cover the course program and any other material are made available to students on the elearning platform.
Non sussistono variazioni per i non frequentanti
none
La prova di esame è costituita da tre prove in itinere (test a risposta chiusa) e una prova finale. Le prove in itinere consistono in test a risposta chiusa. La prova finale consiste nello svilppo e presentazione di una strategia di processo di un caso industriale.
Resta sempre possibile sostenere l'esame nelle prove di appello ordinarie secondo le modalità ordinarie (prova orale).
The course is held in the first semester and taught by the Prof. Puccini and Vitolo.
