CHEMICAL PROCESS SYNTHESIS AND SIMULATION
Academic year2023/24
CourseCHEMICAL ENGINEERING
Code789II
Credits5
PeriodSemester 2
LanguageItalian
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) |
| SINTESI E SIMULAZIONE DEI PROCESSI CHIMICI | ING-IND/26,ING-IND/27 | LEZIONI | 90 | |
Obiettivi di apprendimento
Conoscenze
L’obiettivo del corso è quello di fornire allo studente conoscenze, metodologie e strumenti per lo sviluppo, la simulazione e l'ottimizzazione di processi chimici integrati.
In particolare lo studente acquisirà:
- conoscenze relative ai criteri di scelta ottimale del sistema di reazione e dei sistemi di separazione, riciclo e spurgo di processi chimici complessi;
- metodologie per l'integrazione energetica (pinch analysis);
- conoscenze relative allo sviluppo di modelli di simulazione di processi chimici complessi, finalizzati alla loro ottimizzazione.
Knowledge
The course objective, divided into two parallel segments, is to provide the student with the knowledge, methodologies and tools for synthesis, development, simulation and optimization of integrated chemical processes.
In particular, the student will acquire:
- optimal selection criteria for the reaction system, separation, recycling and purge systems, in chemical processes,
- methods for energy integration (pinch analysis);
- knowledge about the development of simulation models of complex chemical processes, aimed at their economic optimization.
Modalità di verifica delle conoscenze
L'apprendimento delle conoscenze sopra descritte verrà verificato attraverso esercitazioni numeriche svolte in classe, homework assegnati in itinere e prova orale.
Assessment criteria of knowledge
Learning the aforementioned knowledge will be verified through classroom exercises, homework assignments and an oral final exam.
Capacità
Lo studente acquisirà le seguenti capacità:
- sviluppo di un flowsheet di un processo chimico complesso
- programmazione di codici “general purpose” (Python)
- utilizzo del software di simulazione di processo UniSim Design
Skills
he student will acquire the following skills:
- development of a flowsheet of a chemical process
- numerical programming using "general purpose" languages
- using UniSim Design process simulation software
Modalità di verifica delle capacità
L'acquisizione delle capacità sopra indicate verrà verificata attraverso l'assegnazione di homework che prevedono lo sviluppo di flowsheet, la modellazione tramite codice in Python e la simulazione di processo con UniSim Design.
Assessment criteria of skills
The acquisition of the aforementioned skills will be verified through the assignment of homeworks that include the development of flowsheets, modeling using code in Python and process simulation with UniSim Design.
Comportamenti
Lo studente acquisirà:
- un approccio sistematico ed integrato nello sviluppo di un processo chimico su scala industriale;
- una sensibilità nell'analisi dei risultati di simulazione del processo modellato.
Behaviors
The student will acquire:
- a systematic and integrated approach to the development of an industrial scale chemical process;
- a sensitivity in the analysis of simulation results obtained for the modeled process.
Modalità di verifica dei comportamenti
L'acquisizione dei comportamenti sopra indicati verrà verificata durante lo svolgimento delle lezioni ed esercitazioni attraverso il coinvolgimento dello studente da parte del docente.
Assessment criteria of behaviors
Acquiring the abovementioned behaviors will be verified during the course of the lessons and exercises through the teacher's involvement with the student.
Prerequisiti (conoscenze iniziali)
Lo studente dovrà aver già acquisito adeguate conoscenze di:
- cinetica chimica e design di reattori
- operazioni unitarie principali (scambio termico, distillazione, estrazione liquido-liquido)
- algebra lineare e calcolo numerico
Prerequisites
The student must have acquired adequate knowledge of:
- chemical kinetics and reactor design
- main unit operations (heat exchange, distillation, liquid-liquid extraction)
- linear algebra and numeric calculation
Indicazioni metodologiche
Vengono svolte lezioni frontali, anche con l'ausilio di slide. Vengono inoltre svolte esercitazioni con l'impiego di software (Python e UniSim Design), con la partecipazione attiva dello studente.
La frequenza al corso, sebbene non obbligatoria, è fortemente consigliata.
Teaching methods
Frontal lessons are done, even with the help of slide. Classroom exercises with use of software (Python and UniSim Design) are also carried out, with the active participation of the student.
The course attendance, though not mandatory, is strongly recommended.
Programma (contenuti dell'insegnamento)
- Approccio gerarchico di sviluppo di un processo chimico
- Criteri di scelta del cammino e sistema di reazione
- Struttura del sistema di separazione, riciclo e spurgo
- Teoria della simulazione rigorosa di sistemi liquido-vapore multi-componente
- Strumenti e metodi di integrazione termica (pinch analysis)
- Strumenti e metodi di modellazione matematica di processi chimici
- Ottimizzazione numerica dei processi
- Simulazione rigorosa di processi tramite UniSim Design
Syllabus
- A hierarchical approach to the development of a chemical process and its related integrations
- Choices of the path and reaction system
- Selection criteria for separation, recycling and purge
- Theory of rigorous simulation of multi-component liquid-vapor systems
- Heat integration methods (pinch analysis)
- Mathematical modeling tools and methods of chemical processes
- Numerical optimization of processes
- Rigourous process simulation with UniSim Design
Bibliografia e materiale didattico
Testi e letture suggerite:
- J. M. Douglas “Conceptual Design of Chemical Processes”, McGraw-Hill (1988)
- W. D. Seider, J. D. Seader, D. R. Lewin "Process Design Principles, Synthesis, Analysis and Evaluation", John Wiley & Sons (1999)
- M. S. Peters, K. D. Timmerhaus “Plant Design and Economics for Chemical Engineers”, McGraw-Hill (1991)
- R. Smith “Chemical Pocess Design and integration”, John Wiley & Sons (2005)
- A. Brambilla. Distillation Control and Optimization. Mc. Graw Hill Education, 2014
Le slide che coprono il programma del corso, le esercitazioni software ed eventuale altro materiale sono resi disponibili agli studenti sulla piattaforma elearning.
Bibliography
Suggested texts and readings:
- J. M. Douglas, "Conceptual Design of Chemical Processes," McGraw-Hill (1988)
- W. D. Seider, J.D. Seader, D.R. Lewin, "Process Design Principles, Synthesis, Analysis and Evaluation", John Wiley & Sons (1999)
- M. S. Peters, K. D. Timmerhaus, Plant Design and Economics for Chemical Engineers, McGraw-Hill (1991)
- R. Smith, "Chemical Pocess Design and Integration", John Wiley & Sons (2005)
- A. Brambilla. Distillation Control and Optimization. Mc. Graw Hill Education, 2014
The slides that cover the course program, software exercises and any other material are made available to students on the elearning platform.
Indicazioni per non frequentanti
Nessuna
Non-attending students info
none
Modalità d'esame
L'esame prevede:
- lo svolgimento di homework assegnati in itinere la cui valutazione concorre al voto finale
- prova orale volta a coprire gli argomenti del corso e discussione degli homework
Assessment methods
The exam is composed by:
- homeworks assigned during the course, which concur to the final grade
- oral exam covering the course topics and discussion of homeworks
Note
Il corso si svolge nel secondo semestre ed è tenuto dai Proff. Pannocchia e Puccini.
Notes
The course is held in the second semester and taught by the Prof. Pannocchia and Puccini.
Updated: 02/08/2023 11:40
