Scienze Chimiche

L’Industria chimica - Cenni storici sull’evoluzione dell’industria chimica. Le grandi svolte dell’industria chimica moderna in Europa e negli USA. Principali problematiche dell’industria chimica moderna: il problema energetico ed ambientale. Energia ed industria. L’evoluzione della Chimica Industriale dalle “Commodities” alle “Specialties” Il processo chimico – Sviluppo del processo e definizione del know-how. Diagrammi di flusso. Il brevetto – Concetto di brevettabilità. Procedura della brevettazione e sua regolamentazione. Stechiometria Industriale –– Definizione della conversione. Conversione per passaggio e conversione totale. Resa e selettività. Termodinamica del processo e composizione all’equilibrio. Effetto di T e P sulla conversione. Velocità del processo chimico – Influenza della T sulla velocità. Teorie cinetiche (richiami). Tempo di reazione, tempo di contatto e velocità spaziale. Isoterme e isocrone di reazione. Attivazione delle reazioni chimiche. Fenomeni di trasporto di materia – Reazioni all’interfase e fenomeni diffusivi. Bilancio di materia: individuazione dei componenti e loro calcolo. Lo stato stazionario. Il riciclo. Bilancio globale e bilancio per passaggio. Lo spurgo. Catalisi e catalizzatori industriali – Caratteristiche e proprietà generali dei catalizzatori. Il fenomeno catalitico. Attività e selettività. Catalizzatori omogenei Catalizzatori eterogenei: adsorbimento fisico e chemi-adsorbimento. Durata ed avvelenamento dei catalizzatori. Misure di area superficiale e di porosità. Catalizzatori acidi e basici, di ossido-riduzione e polifunzionali, loro applicazioni. I processi della chimica industriale inorganica: i) frazionamento dell’aria - principali tipi di processi e descrizione degli impianti; ii) sintesi dell’ammoniaca – catalizzatori, tipi di reattori impiegati e principali processi; iii) sintesi dell’acido nitrico, processi, tipi di reattori e concentrazione dell’acido nitrico; iv) sintesi dell’acido solforico, reazioni di ossidazione di pirite e zolfo, ossidazione catalitica dell’anidride solforosa – processo a camere di piombo; v) produzione di carbonato sodico, processo Solvay; vi) produzione cloro e soda caustica, reazioni agli elettrodi e chimica fisica del processo, celle ad amalgama, a diaframma e a membrana, concentrazione delle soluzioni di NaOH. Caratteristiche, distribuzione, usi e problematiche dei combustibili fossili: petrolio, carbone e gas naturale. Estrazione e lavorazione del petrolio. Desalinizzazione e desolforazione. Distillazione topping e sotto vuoto. Frazioni ottenute e loro utilizzi. Trattamenti post-distillazione per combustibili e per lubrificanti. Cracking termico, Visbreaking, Delayed coking, Cracking catalitico, Hydrocracking, Reforming, Alchilazione, Isomerizzazione. Meccanismi, impianti, variabili operative, catalizzatori. Gas di Sintesi: importanza industriale, impieghi. Gassificazione e reforming. Reattori, variabili operative. Gas di sintesi per ammoniaca. Gas di sintesi per metanolo. Combustibili sintetici. Processo Fischer-Tropsch. Processi Low Temperature FT e High Temperature FT (parametri, reattori, distribuzione dei prodotti). Definizione, fonti e tipologie di biomasse. Biomasse di prima, seconda, terza e quarta generazione. Principali proprietà delle biomasse. Biomasse per la produzione di biocarburanti. Biomasse ed emissioni. Debito di carbonio e tempo di estinzione del debito.

Chimica Industriale - I. Pasquon – Città Studi. Prinicipi della Chimica Industriale: 2. Catalisi e cinetica applicata alle reazioni dell’industria chimica. Reattori Industriali - G. Natta, I. Pasquon, P. Centola – Città Studi Fondamenti di Chimica Industriale – F. Cavani, G. Centi, M. Di Serio, I. Rossetti, A. Salvini, G. Strukul – Zanichelli. Enciclopedia degli Idrocarburi – Treccani –ENI. Guida allo studio dei processi di raffinazione e petrolchimici - C.Giavarini - Ed. Sci. Siderea. Principi della chimica Industriale - Pasquon, G. Guerreri, G. Natta, G. Pregaglia, P. Centola – Città Studi Edizioni

Esame scritto con possibilità di orale per alzare il voto

Lezioni frontali

L’Industria chimica - Cenni storici sull’evoluzione dell’industria chimica. Le grandi svolte dell’industria chimica moderna in Europa e negli USA. Principali problematiche dell’industria chimica moderna: il problema energetico ed ambientale. Energia ed industria. L’evoluzione della Chimica Industriale dalle “Commodities” alle “Specialties” Il processo chimico – Sviluppo del processo e definizione del know-how. Diagrammi di flusso. Il brevetto – Concetto di brevettabilità. Procedura della brevettazione e sua regolamentazione. Stechiometria Industriale –– Definizione della conversione. Conversione per passaggio e conversione totale. Resa e selettività. Termodinamica del processo e composizione all’equilibrio. Effetto di T e P sulla conversione. Velocità del processo chimico – Influenza della T sulla velocità. Teorie cinetiche (richiami). Tempo di reazione, tempo di contatto e velocità spaziale. Isoterme e isocrone di reazione. Attivazione delle reazioni chimiche. Fenomeni di trasporto di materia – Reazioni all’interfase e fenomeni diffusivi. Bilancio di materia: individuazione dei componenti e loro calcolo. Lo stato stazionario. Il riciclo. Bilancio globale e bilancio per passaggio. Lo spurgo. Catalisi e catalizzatori industriali – Caratteristiche e proprietà generali dei catalizzatori. Il fenomeno catalitico. Attività e selettività. Catalizzatori omogenei Catalizzatori eterogenei: adsorbimento fisico e chemi-adsorbimento. Durata ed avvelenamento dei catalizzatori. Misure di area superficiale e di porosità. Catalizzatori acidi e basici, di ossido-riduzione e polifunzionali, loro applicazioni. I processi della chimica industriale inorganica: i) frazionamento dell’aria - principali tipi di processi e descrizione degli impianti; ii) sintesi dell’ammoniaca – catalizzatori, tipi di reattori impiegati e principali processi; iii) sintesi dell’acido nitrico, processi, tipi di reattori e concentrazione dell’acido nitrico; iv) sintesi dell’acido solforico, reazioni di ossidazione di pirite e zolfo, ossidazione catalitica dell’anidride solforosa – processo a camere di piombo; v) produzione di carbonato sodico, processo Solvay; vi) produzione cloro e soda caustica, reazioni agli elettrodi e chimica fisica del processo, celle ad amalgama, a diaframma e a membrana, concentrazione delle soluzioni di NaOH. Caratteristiche, distribuzione, usi e problematiche dei combustibili fossili: petrolio, carbone e gas naturale. Estrazione e lavorazione del petrolio. Desalinizzazione e desolforazione. Distillazione topping e sotto vuoto. Frazioni ottenute e loro utilizzi. Trattamenti post-distillazione per combustibili e per lubrificanti. Cracking termico, Visbreaking, Delayed coking, Cracking catalitico, Hydrocracking, Reforming, Alchilazione, Isomerizzazione. Meccanismi, impianti, variabili operative, catalizzatori. Gas di Sintesi: importanza industriale, impieghi. Gassificazione e reforming. Reattori, variabili operative. Gas di sintesi per ammoniaca. Gas di sintesi per metanolo. Combustibili sintetici. Processo Fischer-Tropsch. Processi Low Temperature FT e High Temperature FT (parametri, reattori, distribuzione dei prodotti). Definizione, fonti e tipologie di biomasse. Biomasse di prima, seconda, terza e quarta generazione. Principali proprietà delle biomasse. Biomasse per la produzione di biocarburanti. Biomasse ed emissioni. Debito di carbonio e tempo di estinzione del debito.

Conoscenze di base in chimica generale e chimica organica.

Chimica Industriale - I. Pasquon – Città Studi. Prinicipi della Chimica Industriale: 2. Catalisi e cinetica applicata alle reazioni dell’industria chimica. Reattori Industriali - G. Natta, I. Pasquon, P. Centola – Città Studi Fondamenti di Chimica Industriale – F. Cavani, G. Centi, M. Di Serio, I. Rossetti, A. Salvini, G. Strukul – Zanichelli. Enciclopedia degli Idrocarburi – Treccani –ENI. Guida allo studio dei processi di raffinazione e petrolchimici - C.Giavarini - Ed. Sci. Siderea. Principi della chimica Industriale - Pasquon, G. Guerreri, G. Natta, G. Pregaglia, P. Centola – Città Studi Edizioni

La frequenza del corso è di 6 ore settimanali.

La valutazione delle conoscenze acquisite verrà effettuata attraverso la formulazione di domande sui contenuti del programma del corso.

Chimica Industriale - I. Pasquon – Città Studi. Prinicipi della Chimica Industriale: 2. Catalisi e cinetica applicata alle reazioni dell’industria chimica. Reattori Industriali - G. Natta, I. Pasquon, P. Centola – Città Studi Fondamenti di Chimica Industriale – F. Cavani, G. Centi, M. Di Serio, I. Rossetti, A. Salvini, G. Strukul – Zanichelli. Enciclopedia degli Idrocarburi – Treccani –ENI. Guida allo studio dei processi di raffinazione e petrolchimici - C.Giavarini - Ed. Sci. Siderea. Principi della chimica Industriale - Pasquon, G. Guerreri, G. Natta, G. Pregaglia, P. Centola – Città Studi Edizioni

La didattica si svolgerà in presenza in aule dedicate provviste di sistemi per videoproiezione.