PROCESSI SOSTENIBILI DELLA CHIMICA INDUSTRIALE

Vincenzo VAIANO PROCESSI SOSTENIBILI DELLA CHIMICA INDUSTRIALE

0622200022
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
INGEGNERIA CHIMICA
2018/2019

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2016
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
1PROCESSI DELL'INDUSTRIA PETROLCHIMICA
660LEZIONE
2PROCESSI E TECNOLOGIE CHIMICHE DA FONTI RINNOVABILI
660LEZIONE
Obiettivi
CONOSCENZA E COMPRENSIONE:GLI INSEGNAMENTI MIRANO A FORNIRE AGLI ALLIEVI LA METODOLOGIA PER LA PROGETTAZIONE, L’ANALISI E LO SVILUPPO DEI PROCESSI DELLA CHIMICA INDUSTRIALE ORGANICA. IL CORSO FORNISCE ANCHE LE METODOLOGIE NECESSARIE PER LA COMPRENSIONE DEI PROCESSI BASATI SULLE NANOTECNOLOGIE, CON ATTENZIONE AGLI ASPETTI DELLA SICUREZZA. PARTENDO DALLA DEFINIZIONE DI NANOSCALA INTRODUCE GLI ALLIEVI AL CONCETTO DI NANOTECNOLOGIA CHE PERMETTE IL CONTROLLO DELLA MATERIA SU SCALA NANOMETRICA. L’OBIETTIVO È QUELLO DI FORNIRE LA METODOLOGIA PER LA PROGETTAZIONE, L’ANALISI E LO SVILUPPO DEI PROCESSI BASATI SULLE NANOTECNOLOGIE. CONOSCENZA E COMPRENSIONE DI PROCESSI CHIMICI BASATI SU FONTI RINNOVABILI CON GLI STRUMENTI DELL’INGEGNERIA CHIMICA.CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE - ANALISI INGEGNERISTICA:CONOSCENZA DEI PROCESSI DI PRODUZIONE E TRASFORMAZIONE DI PRODOTTI ORGANICI E CAPACITÀ DI UTILIZZARE METODI E STRUMENTI PER LA LORO OTTIMIZZAZIONE E PROGETTAZIONE. IL CORSO MIRA AD INTRODURRE GLI ALLIEVI ALLA COMPRENSIONE DEI PROCESSI BASATI SULLE NANOTECNOLOGIE FORNENDO ANCHE METODOLOGIE DI CONTROLLO DELLA SICUREZZA. SAPER INDIVIDUARE LE METODOLOGIE PIÙ APPROPRIATE PER ANALIZZARE ED OTTIMIZZARE I PROCESSI DI PRODUZIONE E TRASFORMAZIONE DI BIOMASSE IN RELAZIONE AD ASPETTI ENERGETICI ED AMBIENTALI. SAPER INDIVIDUARE I CRITERI PER L'INTENSIFICAZIONE DI PROCESSI CHIMICI TRADIZIONALI.CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE – PROGETTAZIONE INGEGNERISTICA: PROGETTARE PROCESSI DI SINTESI DI COMPOSTI ORGANICI. PROGETTARE PROCESSI DI SINTESI DI NANOMATERIALI ATTRAVERSO APPROCCI “BOTTOM UP” E “TOP DOWN”, CON ATTENZIONE AGLI ASPETTI DI GESTIONE E SICUREZZA. SAPER PROGETTARE PROCESSI ALTERNATIVI DI PRODUZIONE DI COMPOSTI ORGANICI E/O UTILIZZANTI FONTI ALTERNATIVE A QUELLE CONVENZIONALI.AUTONOMIA DI GIUDIZIO – PRATICA INGEGNERISTICA:SAPER INDIVIDUARE LE METODOLOGIE PIÙ APPROPRIATE PER ANALIZZARE ED OTTIMIZZARE I PROCESSI DELLA CHIMICA ORGANICA. SAPER INDIVIDUARE I METODI PIÙ APPROPRIATI PER LA PROGETTAZIONE E L’OTTIMIZZAZIONE DI UN PROCESSO PER L’OTTENIMENTO DI NANOMATERIALI E LA REALIZZAZIONE DI UN DISPOSITIVO BASATO SU DI ESSI. AUTONOMIA DI GIUDIZIO RISPETTO ALLE POSSIBILITÀ DI SUCCESSO DI UN DETERMINATO PROCESSO A PARTIRE DA FONTI RINNOVABILI.CAPACITÀ TRASVERSALI - CAPACITÀ DI APPRENDERE:SAPER APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO, ED APPROFONDIRE GLI ARGOMENTI TRATTATI USANDO ANCHE MATERIALE DIDATTICO DIVERSO DA QUELLO PROPOSTO.CAPACITÀ TRASVERSALI - CAPACITÀ DI INDAGINE:CAPACITÀ DI ACQUISIRE NUOVI CONCETTI PER INTERFACCIARSI PROFICUAMENTE CON GLI AMBIENTI OPERATIVI INDUSTRIALI. SAPER APPLICARE LE COMPETENZE ACQUISITE A PROCESSI ANCHE DIVERSI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO. SAPER INDIVIDUARE LE METODOLOGIE PIÙ IDONEE PER L'IDENTIFICAZIONE DI PUNTI CRITICI DEI PROCESSI DI PRODUZIONE E TRASFORMAZIONE DI BIOMASSE PROPONENDO SOLUZIONI EFFICACI PER IL MIGLIORAMENTO E L'INTENSIFICAZIONE DEL PROCESSO STESSO.
Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI SONO RICHIESTE CONOSCENZE PROVENIENTI DAGLI ESAMI DI: PRINCIPI DI INGEGNERIA CHIMICA E CHIMICA INDUSTRIALE.
Contenuti
IL CORSO DI INSEGNAMENTO DI PROCESSI CHIMICI PER LE NANOTECNOLOGIE È INTEGRATO DA DUE MODULI: MODULO 1 (PROCESSI DELL'INDUSTRIA PETROLCHIMICA) E MODULO 2 (NANOTECNOLOGIE: PROCESSI E SICUREZZA) CIASCUNO DI QUALI OCCUPA 60 ORE (6CFU) TRA LEZIONI, ESERCITAZIONI IN AULA ED IN LABORATORIO.
IL CORSO DI INSEGNAMENTO DI PROCESSI SOSTENIBILI DELLA CHIMICA INDUSTRIALE È INTEGRATO DA DUE MODULI: MODULO 1 (PROCESSI DELL'INDUSTRIA PETROLCHIMICA) E MODULO 2 (PROCESSI E TECNOLOGIE CHIMICHE DA FONTI RINNOVABILI ) CIASCUNO DI QUALI OCCUPA 60 ORE (6CFU) TRA LEZIONI, ESERCITAZIONI IN AULA ED IN LABORATORIO.
GLI ARGOMENTI DEL MODULO 1 (COMUNE AD ENTRAMBI I CORSI) SONO:
1)INTRODUZIONE AL CORSO. L’INDUSTRIA CHIMICA. PROCESSI DI RAFFINERIA. DATI STATISTICI SULL'INDUSTRIA CHIMICA. LE OPERAZIONI E I PROCESSI DELLA RAFFINERIA (2H TEORIA).
2)PRODUZIONE DI OLEFINE LEGGERE (12H TEORIA).
3)PRODUZIONE DI METANOLO (8H TEORIA).
4)PROCESSI DI ALCHILAZIONE (FENOLO, ETILBENZENE/STIRENE) (6H TEORIA).
5)PROCESSI DI OSSIDAZIONE SELETTIVA (FORMALDEIDE, OSSIDO DI ETILENE, ANIDRIDE MALEICA) (3H TEORIA).
6)PROCESSI DI ISOMERIZZAZIONE (3H TEORIA).
7)PROCESSI CHE IMPIEGANO LA CATALISI OMOGENEA (ALDEIDI, ALCOLI, ACIDO TEREFTALICO) (3H TEORIA).
8)PROCESSI DI POLIMERIZZAZIONE (POLIETILENE E POLIPROPILENE) (3H TEORIA).
9)MATERIALI DI COSTRUZIONE, UTILITY E COSTI CAPITALI NELLA CONDUZIONE DI PROCESSI CHIMICI INDUSTRIALI (3H TEORIA 15H ESERCITAZIONE).
10)ASPETTI DI SICUREZZA NELLA PRODUZIONE DI CHEMICALS. NORMATIVA REACH (2H TEORIA).
GLI ARGOMENTI DEL MODULO 2 (NANOTECNOLOGIE: PROCESSI E SICUREZZA) SONO:
1)INTRODUZIONE ALLA NANOSCIENZA E ALLE NANOTECNOLOGIE (8 H TEORIA).
2)PROCESSI DI SINTESI DI NANOMATERIALI E DISPOSITIVI BASATI SU DI ESSI. APPROCCIO BOTTOM-UP (DAL BASSO VERSO L'ALTO) (1 H TEORIA). APPROCCIO TOP-DOWN (DALL'ALTO VERSO IL BASSO (1 H TEORIA ). DEPOSIZIONE DA FASE VAPORE (1 H TEORIA). METODI DI PRODUZIONE IN AEROSOL (1 H TEORIA). PROCESSI COLLOIDALI O DI AUTOASSEMBLAGGIO (4 H TEORIA 3 LABORATORIO). LA PRODUZIONE DI NANOCARBONI (14 H TEORIA) LA PRODUZIONE DI NANOFOGLIETTI (8 H TEORIA 5 H LABORATORIO). LA PRODUZIONE DI NANOPARTICELLE (6 H TEORIA). I NANOMATERIALI PER L’ENERGIA, L’AMBIENTE, IL BIOMEDICALE, L’ELETTRONICA.
3) PANORAMICA DELLA PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DI DISPOSITIVI BASATI SU NANO MATERIALI O DI NUOVI MATERIALI CONTENENTI NANOADDITIVI (6 H TEORIA). PROSPETTIVE NEI SETTORI PRODUTTIVI IN ITALIA. PRODUZIONE ED ASPETTI ECONOMICI DELL’INDUSTRIA ITALIANA E MONDIALE
4) L'ESPOSIZIONE A NANOMATERIALI INGEGNERIZZATI E GLI EFFETTI SULLA SALUTE E SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO(2HTEORIA). IL REACH: LA PIÙ ADEGUATA E STRINGENTE LEGISLAZIONE ATTUALE PER LA MANIPOLAZIONE DI NANOMATERIALI.
GLI ARGOMENTI DELL MODULO 2 (PROCESSI E TECNOLOGIE CHIMICHE DA FONTI RINNOVABILI)SONO:
1) INTRODUZIONE ALLA "SOSTENIBILITÀ" E AI CONCETTI DI SVILUPPO SOSTENIBILE. LE BIOMASSE COME MATERIE PRIME ALTERNATIVE SOSTENIBILI. IL CONCETTO DI BIORAFFINERIA (5 H TEORIA).
2) PROCESSI DI CONVERSIONE TERMICA DI BIOMASSE: COMBUSTIONE, PIROLISI, GASSIFICAZIONE (15 H TEORIA).
3) PROCESSI BIOLOGICI DI CONVERSIONE DI BIOMASSE PER LA PRODUZIONE DI BIOGAS E BIOETANOLO. PURIFICAZIONE DEL BIOGAS. UTILIZZI DEL BIOETANOLO (10 H TEORIA).
4) LA PRODUZIONE DI BIODIESEL A PARTIRE DA BIOMASSE ED IMPIEGO DEL BIODIESEL (5 H TEORIA).
5) INTENSIFICAZIONE DI PROCESSI CHIMICI: REATTORI CATALITICI A MEMBRANA, CATALIZZATORI AD ALTA CONDUCIBILITÀ TERMICA (8 H TEORIA, 5 H ESERCITAZIONI IN LABORATORIO).
6) LE CELLE A COMBUSTIBILE PER LA GENERAZIONE DI ELETTRICITÀ (3 H TEORIA, 2 H ESERCITAZIONI IN LABORATORIO).
7) LA FOTOCATALISI ETEROGENEA COME ESEMPIO DI PROCESSO SOSTENIBILE (5 H TEORIA, 2 H ESERCITAZIONI IN LABORATORIO).
Metodi Didattici
L'INSEGNAMENTO DI PROCESSI CHIMICI PER LE NANOTECNOLOGIE PREVEDE 120 ORE DI DIDATTICA TRA LEZIONI, ESERCITAZIONI E LABORATORIO (12 CFU). IN PARTICOLARE SONO PREVISTE 97 ORE DI LEZIONE IN AULA, 15 ORE DI ESERCITAZIONI E 8 ORE DI ATTIVITÀ DI LABORATORIO.
LE ATTIVITÀ DI LABORATORIO IN PARTICOLARE RIGUARDANO: PROCESSI DI SINTESI DI NANOMATERIALI, TECNICHE TOP DOWN E BOTTOM UP (PER ESEMPIO: GRAFENE ATTRAVERSO UN APPROCCIO TOP DOWN E NANOPARTICELLE DI OSSIDO DI ZINCO ATTRAVERSO UN APPROCCIO BOTTOM UP IN SOLVENTE ACQUOSO). STUDIO FISICO-CHIMICO DI NANOMATERIALI. ESPERIENZA IN APPLICAZIONI PER L’ENERGIA E L’AMBIENTE NELL’AMBITO DELLA CATALISI ELETTROCHIMICA.

L’INSEGNAMENTO DI PROCESSI SOSTENIBILI DELLA CHIMICA INDUSTRIALE PREVEDE 120 ORE DI DIDATTICA TRA LEZIONI, ESERCITAZIONI E LABORATORIO (12 CFU). IN PARTICOLARE SONO PREVISTE 96 ORE DI LEZIONE IN AULA, 15 ORE DI ESERCITAZIONI E 9 ORE DI ATTIVITÀ DI LABORATORIO.
LE ATTIVITÀ DI LABORATORIO IN PARTICOLARE RIGUARDANO: VALUTAZIONE DELLE PRESTAZIONI DI REATTORI CATALITICI INNOVATIVI PER L'INTENSIFICAZIONE DI PROCESSO, MISURA DELLA CORRENTE ELETTRICA GENERATA DA UNA CELLA A COMBUSTIBILE, VALUTAZIONE DELL'ATTIVITÀ FOTOCATALITICA DI OSSIDI SEMICONDUTTORI.
L'INSEGNAMENTO È EROGATO IN PRESENZA.
LA FRAZIONE MINIMA DELLE ORE DI ATTIVITÀ DIDATTICA FRONTALE NECESSARIA PER SOSTENERE L’ESAME È PARI AL 50%. NON È PREVISTA UNA VERIFICA DELLE PRESENZE.
GLI STUDENTI CHE NON RAGGIUNGONO IL NUMERO SUFFICIENTE DI PRESENZE DOVRANNO PRESENTARE UNA RICHIESTA AL CONSIGLIO DIDATTICO, SPECIFICANDO GLI ARGOMENTI CHE NON HANNO POTUTO SEGUIRE E LE MOTIVAZIONI. IL CONSIGLIO STABILIRÀ CASO PER CASO LE MODALITÀ DI RECUPERO.
Verifica dell'apprendimento
IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO DI PROCESSI CHIMICI PER LE NANOTECNOLOGIE È CERTIFICATO MEDIANTE IL SUPERAMENTO DI UN ESAME CON VALUTAZIONE IN TRENTESIMI. L'ESAME FINALE PREVEDE UNA PROVA ORALE.
CRITERIO DI VALUTAZIONE PER LA SOGLIA MINIMA: SUFFICIENTE CONOSCENZA DEI CRITERI GENERALI PER LA REALIZZAZIONE DEI PRINCIPALI PROCESSI PETROLCHIMICI E DI QUELLI REALIZZATI A PARTIRE BASATI SULLE NANOTECNOLOGIE.
CRITERIO DI VALUTAZIONE PER L’ECCELLENZA: ESTREMA COMPETENZA DELL’ARGOMENTO, OTTIMA CAPACITÀ DI ESPRESSIONE E DI COMPRENSIONE DELLE METODOLOGIE ILLUSTRATE.

IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO DI PROCESSI SOSTENIBILI DELLA CHIMICA INDUSTRIALE È CERTIFICATO MEDIANTE IL SUPERAMENTO DI UN ESAME CON VALUTAZIONE IN TRENTESIMI. L'ESAME FINALE PREVEDE UNA PROVA ORALE.
CRITERIO DI VALUTAZIONE PER LA SOGLIA MINIMA: SUFFICIENTE CONOSCENZA DEI CRITERI GENERALI PER LA REALIZZAZIONE DEI PRINCIPALI PROCESSI PETROLCHIMICI E DI QUELLI REALIZZATI A PARTIRE DA FONTI RINNOVABILI CON PARTICOLARE RIFERIMENTO ALL'INTENSIFICAZIONE DI PROCESSO.
CRITERIO DI VALUTAZIONE PER L’ECCELLENZA: ESTREMA COMPETENZA DELL’ARGOMENTO, OTTIMA CAPACITÀ DI ESPRESSIONE E DI COMPRENSIONE DELLE METODOLOGIE ILLUSTRATE.
Testi
1) J.H. PERRY-CHEMICAL ENGINEERING’S HANDBOOK, MCGRAW HILL
2) FRITZ ULLMANN, MATTHIAS BOHNET-ULLMANN'S ENCYCLOPEDIA OF INDUSTRIAL CHEMISTRY, VOLS. 1 TO 39-WILEY-VCH (2005)
3) J. CLARK, F. DESWARTE "INTRODUCTION OF CHEMICALS FROM BIOMASS", WILEY
4) MATERIALE DIDATTICO RESO DISPONIBILE DURANTE IL CORSO.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2019-10-21]