Scheda programma d'esame
SINTESI E SIMULAZIONE DEI PROCESSI CHIMICI
MAURIZIA SEGGIANI
Anno accademico2019/20
CdSINGEGNERIA CHIMICA
Codice789II
CFU9
PeriodoSecondo semestre

ModuliSettoreTipoOreDocente/i
SINTESI E SIMULAZIONE DEI PROCESSI CHIMICIING-IND/26LEZIONI90
GABRIELE PANNOCCHIA unimap
MAURIZIA SEGGIANI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

L’obiettivo del corso, suddiviso in due segmenti svolti in parallelo, è quello di fornire allo studente le conoscenze, metodologie e strumenti per la sintesi, sviluppo, simulazione ed ottimizzazione di processi chimici integrati.

In particolare lo studente acquisirà:

  • criteri di scelta ottimale del sistema di reazione, dei sistemi di separazione, riciclo e spurgo, in processi chimici, e di integrazione energetica; 
  • conoscenze relative allo sviluppo di modelli di simulazione di processi chimici complessi, finalizzati alla loro ottimizzazione economica.
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, and energy integration;
  • 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 finale scritta.

Assessment criteria of knowledge

Learning the aforementioned knowledge will be verified through classroom exercises, homework assignments and a written final exam.

Capacità

Lo studente acquisirà le seguenti capacità:

  • sviluppo di un flowsheet di un processo chimico
  • tecnica del pinch per lo sviluppo di reti integrate di scambiatori di calore
  • programmazione numerica mediante codici “general purpose”
  • 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
  • pinch technique for the development of integrated networks of heat exchangers
  • 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:

  • esercitazioni numeriche (scelta del sistema di reazione, di separazione, di riciclo/spurgo, integrazione energetica)
  • homework (modellazione numerica e simulazione di processo)
Assessment criteria of skills

The abovementioned capacity acquisition will be verified through:

  • numerical exercises (choice of reaction, separation, recycling/purge system, energy integration)
  • homeworks (numerical modeling and process simulation)
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 in aula, con la partecipazione attiva dello studente.

La frequenza al corso, sebbene non obbligatoria, è fortemente consigliata.

Saranno usate modalità in streaming dal 9 Marzo utilizzando la piattaforma Meet di Google.

Teaching methods

Frontal lessons are done, even with the help of slide. Classroom exercises are also carried out, with the active participation of the student.

The course attendance, though not mandatory, is strongly recommended.

Streaming modes will be used from March 9th using Google's Meet platform.
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Parte I (Sintesi): 1. Approccio gerarchico di sviluppo di un processo chimico e relative integrazioni. 2. Criteri di scelta del cammino e sistema di reazione. 3. Criteri di scelta del sistema di separazione, ricicli e spurgo. 4. Integrazione del calore mediante "Pinch analysis".

Parte II (Simulazione): 1. Strumenti e metodi di modellazione matematica di processi chimici. 2. Ottimizzazione numerica dei processi. 3. Teoria della simulazione rigorosa di sistemi liquido-vapore multi-componente. 4. Utilizzo del simulatore UniSim Design.

Syllabus

Part I (Synthesis): 1. A hierarchical approach to the development of a chemical process and its related integrations. 2. Choices of the path and reaction system. 3. Selection criteria for separation, recycling and purge. 4. Heat integration by "pinch analysis".

Part II (Simulation): 1. Mathematical modeling tools and methods of chemical processes. 2. Numerical optimization of processes. 3. The theory of rigorous simulation of multi-component liquid-vapor systems. 4. Using the UniSim Design simulator.

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 numeriche ed eventuale altro materiale (articoli scientifici, testi di esami passati) 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, numerical exercises and any other material (scientific articles, past exam texts) 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 sulla parte di Simulazione dei Processi, assegnati e valutati in itinere
  • prova scritta di Sintesi di 2 ore che consiste nello svolgimento di 2-3 esercizi e 1 domanda e prova orale facoltativa, una volta superato lo scritto;  
  • prova orale di Simulazione, volta a coprire gli argomenti di teoria e pratica della modellazione e simulazione dei processi chimici.  
Assessment methods

The exam is composed by:

  • homework on the part of Process Simulation, assigned and evaluated in the course
  • written test on the part of Process Synthesis, lasting 2 hours consisting of 2 -3 exercises and a question and oral test (optional, once the written test has been passed)  
  • oral test on the part of Process Simulation, covering the topics of theory and practice of chemical process modeling and simulation.
Stage e tirocini

Non sono previsti stage e tirocini 

Note

Il corso si svolge nel secondo semestre ed è organizzato in due segmenti paralleli: il primo segmento (Sintesi dei Processi Chimici) è tenuto dalla Professoressa Seggiani e il secondo (Simulazione dei Processi Chimici) dal Professor Pannocchia.

Notes

The course is held in the second semester and is organized in two (parallel) modules: the first module (Synthesis of the Chemical Processes) is held by the Professor Seggiani and the second one (Simulation of the Chemical Processes) by the Professor Pannocchia.

Ultimo aggiornamento 05/03/2020 15:05