Mario IAMARINO | IMPIANTI CHIMICI PER L'ENERGIA

Italiano

Conoscenza e capacità di comprensione. Il corso intende fornire agli studenti le nozioni necessarie alla comprensione di alcuni dei processi e impianti chimici più in uso nelle applicazioni energetiche e ambientali. A tal fine il corso richiama inizialmente concetti fondamentali dell’ingegneria chimica come la termodinamica chimica, la cinetica e i fenomeni di trasporto di materia in sistemi reagenti, i reattori chimici ideali, i catalizzatori e i sistemi reagenti multi-fase, che costituiscono le basi per la comprensione degli argomenti più avanzati. Successivamente si affronteranno le applicazioni di tali concetti nell’industria che includono i processi di combustione, i dispositivi per l'abbattimento di inquinanti, le colonne di distillazione, l’industria dell’idrogeno e le tecnologie di cattura della CO2. Ad integrazione delle nozioni teoriche, il corso prevede anche numerose ore di esercitazione in cui verrà seguito un approccio quantitativo/progettuale, con l’impostazione e risoluzione di bilanci di materia e di energia per i sistemi di interesse e il dimensionamento semplificato delle principali unità affrontate.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Il corso è impostato in modo da stimolare le capacità di astrazione dei contenuti e a rendere lo studente il più possibile autonomo nell’utilizzo degli strumenti e metodi proposti anche in casi e contesti non direttamente trattati a lezione. A tal fine, le esercitazioni in classe rappresenteranno dei momenti importanti di verifica della capacità di applicazione delle conoscenze acquisite. In tali occasioni gli studenti dovranno affrontare infatti, con livelli di autonomia crescenti man mano che si familiarizza coi principi e le metodologie tipiche dell’ingegneria chimica, esercizi quantitativi e problemi progettuali relativi alle apparecchiature e ai processi trattati. Gli studenti saranno inoltre stimolati a risolvere ulteriori esercizi in autonomia anche al di fuori delle ore di lezione, i cui risultati potranno poi essere discussi in classe con il docente e gli altri studenti.

Autonomia di giudizio. Obiettivo del corso è quello di rendere lo studente in grado di valutare e confrontare in maniera autonoma le diverse soluzioni impiantistiche e di processo presentate a lezione, evidenziandone vantaggi e svantaggi e loro applicabilità nella pratica industriale. Inoltre si richiede autonomia nell’individuazioni di condizioni operative accettabili per i processi studiati. In questo modo lo studente è stimolato a ragionare autonomamente su quanto presentato a lezione, utilizzando le conoscenze fornite come una base di partenza che gli consenta di pervenire a risultati ulteriori, contraddistinti da una maturità sempre maggiore e da una autonomia di giudizio sempre più ampia.

Abilità comunicative. Durante le lezioni lo studente è stimolato ad interagire con il docente nella discussione dei concetti presentati in aula, in modo da promuovere l’uso del linguaggio tecnico proprio degli impianti chimici in uso sia in ambito nazionale che internazionale, e di migliorare le sue abilità comunicative. A tal fine è previsto anche l’utilizzo di materiale didattico in lingua inglese estratto da autorevoli testi specialistici e pubblicazioni scientifiche internazionali. L’obiettivo finale è quello di mettere lo studente nelle condizioni di appropriarsi di tale linguaggio e di poterne trasmettere i contenuti e le implicazioni, in modo chiaro e privo di ambiguità, sia a interlocutori specialisti che non specialisti.

Capacità di apprendimento. Lo studente è stimolato ad approfondire in maniera autonoma gli argomenti di maggior interesse anche tramite la consultazione di altri testi, siti internet specializzati, pubblicazioni etc.

Nessun prerequisito obbligatorio, ma è fortemente consigliato rivedere le nozioni principali fornite ai corsi base di Chimica e Fisica Tecnica, con particolare riferimento agli equilibri chimici, la stechiometria delle reazioni chimiche, i sistemi multi-fase, i principi della termodinamica, i meccanismi di scambio di calore.

Principi di ingegneria chimica (16 ore). Bilanci di materia ed energia in sistemi reagenti. Principi di termodinamica. Elementi di cinetica chimica. Equilibri in sistemi multifase ed equilibri in sistemi reagenti. Reattori chimici ideali e sistemi a più reattori. Catalizzatori e sistemi reagenti solido-gas. Controllo cinetico, diffusivo e misto.

Applicazioni industriali (32 ore). Aspetti termodinamici e cinetici delle reazioni di combustione. Formazione di inquinanti durante la combustione e reattori catalitici per il loro abbattimento. Colonne di distillazione. Produzione industriale di idrogeno. Tecnologie per la cattura della CO2 (assorbimento in soluzione di ammine e calcium looping).

Esercitazioni (33 ore). Le esercitazioni saranno distribuite durante tutto il corso e saranno organizzate in corrispondenza di argomenti di teoria che richiedono anche un approccio quantitativo/progettuale. Alcuni processi saranno simulati utilizzando software commerciali.

Il corso prevede 81 ore di didattica frontale, di cui circa 48 ore di lezioni teoriche e 33 ore di esercitazioni.

L'esame consite in una prova scritta e una prova orale.

L’esame scritto consisterà nello svolgimento di esercizi numerici su argomenti del corso che richiedono un approccio quantitativo/progettuale, in linea con quanto affrontato in aula durante le ore di esercitazione e con gli esempi di prove di esame che saranno messi a disposizione degli studenti. La prova scritta si considererà superata con la risoluzione corretta di almeno la metà degli esercizi proposti.

L’esame orale viene fissato a distanza di alcuni giorni e vi accedono solo gli studenti che hanno superato l’esame scritto.

Durante l’esame orale si verificherà la conoscenza di tutti gli argomenti presentati durante il corso e l’abilità di comunicare i concetti in modo chiaro. La valutazione finale terrà conto degli esiti dell’esame scritto e di quello orale. La lode sarà attribuita dalla Commissione di esame agli studenti che dimostrano una padronanza della materia fuori del comune e/o di aver svolto in autonomia un importante lavoro di approfondimento ad integrazione dei concetti presentati dal docente a lezione.

Per prepararsi all'esame è necessario (e sufficiente) utilizzare il materiale messo a disposizione dal docente su Google Classroom.

Per ulteriori approfondimenti si possono inoltre consulatre i seguenti testi:

D. M. Himmelblau – Basic principles and calculatioins in Chemical Engineering, ed. Prentice Hall

J. M. Smith, H. C. van Ness, M. M. Abbott , M. T. Swihart – Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics,  ed. McGraw-Hill's

O. Levenspiel – Chemical Reaction Engineering, ed. Wiley

W. L. McCabe, J. C. Smith, P. Harriott - Unit Operations of Chemical Engineering, ed. McGraw-Hill's 

Sulla pagina del corso su Google Classroom saranno pubblicati con regolarità i contenuti delle lezioni, il materiale didattico e eventuali avvisi. Gli studenti sono invitati ad iscriversi a tale pagina al fine di rimanere aggiornati sulle attività del corso; il codice di accesso alla pagina di Classroom sarà fornito dal docente all'inizio del corso.

Chi necessita di un incontro con il docente può richiedere in qualsiasi momento un appuntamento su Google Meet.

Date per l'esame scritto (soggette a possibili modifiche di qualche giorno, fare quindi sempre riferimento a Esse3 e Google Classroom per le date aggiornate): 26/6/24, 23/7/24, 10/9/24, 20/11/24, 05/3/25, 07/05/25

Non previsti