Scopo del corso è fornire agli allievi gli strumenti fondamentali per il progetto delle apparecchiature utilizzate nei processi di trasformazione chimica della materia. Nel corso sono presentati i principali tipi di reattori omogenei ideali e sono ricavate le relazioni che ne descrivono il comportamento al variare delle condizioni operative.

Conoscenze da acquisire:
cinetica dei processi chimici omogenei, eterogenei catalitici, enzimatici e microbiologici;
bilanci di materia ed energia in sistemi reattivi stazionari e non stazionari;
applicazione delle equazioni di bilancio al progetto dei reattori ed allo studio della cinetica dei processi.

Capacità da conseguire:
scegliere il tipo di reattore ed identificare le condizioni operative ottimali in relazione alle caratteristiche del processo chimico;

Grandezze fondamentali: composizione, velocità di reazione, conversione, selettività e resa
Equazioni cinetiche: cinetica di reazioni omogenee, effetto della temperatura (eq. di Arrhenius), cinetica di
processi catalitici eterogenei (modello LHHW, eq. cinetica generalizzata, modello Eley-Rydeal)
Reattore discontinuo perfettamente miscelato: conversione in funzione del tempo per reazioni con cinetica
elementare in condizioni isoterme, produttività e tempo di reazione ottimale, reattore non isotermo
(incremento adiabatico di temperatura)
Reattore continuo tubolare con flusso a pistone: conversione in funzione del tempo per reazioni con cinetica
elementare in condizioni isoterme, reattore non isotermo (profili termici in condizioni adiabatiche e non
adiabatiche)
Reattore continuo perfettamente miscelato: conversione in funzione del tempo per reazioni con cinetica
elementare, molteplicità e stabilità degli stati stazionari in presenza di processi esotermici.
Sistemi ibridi: reattori perfettamente miscelati in serie (cascata), reattore tubolare con ricircolo
Processi con schema di reazione complesso: reazioni consecutive e parallele, selettività e resa in relazione
al tipo di reattore ed alle condizioni operative.
Ottimazione di temperatura per processi esotermici reversibili: temperatura ottimale e temperatura di
equilibrio, reattore tubolare a stadi adiabatici inter-refrigerati.
Run-away in reattori chimici: MTSR e TMR, reazioni secondarie, stima della criticità del processo,
metodologie di studio.
Reattori per processi enzimatici: cinetica dei processi enzimatici, equazione di Michaelis-Menten, regimi
cinetici, valutazione sperimentale dei parametri cinetici, effetti della temperatura e del pH, conversione in
reattori continui e discontinui, fenomeni di inibizione competitiva e non competitiva.
Reattori per processi micro-biologici: modello cinetico di Monod, evoluzione temporale di sistemi biologici,
crescita di biomasse in reattori continui e discontinui, washout, digrammi operativi, inibizione da prodotto.
Aspetti impiantistici di reattori miscelati: corpi miscelanti, numero di potenza, criteri di dimensionamento e di scale-up.

In aula saranno svolti esercizi di calcolo analoghi a quelli dei temi d'esame (dimensionamento di reattori ideali omogenei e definizione delle condizioni operative in relazione alle specifiche di processo).
In laboratorio verrà realizzata un'esperienza di processo chimico omogeneo in reattori sperimentali continui e
discontinui al fine di identificare i parametri cinetici.

Le dispense delle lezioni ed una raccolta di esercizi saranno disponibili sul portale dell'insegnamento.
I seguenti riferimenti bibliografici sono consigliati come testi di riferimento per gli ingegneri chimici in materia
di reattoristica:
K. .R. Westerterp et al. Chemical reactors design and operation
editore John Wiley & Sons ISBN 0471917303
O. Levenspiel Chemical Reaction Engineering
editore Wiley Text Books ISBN 047125424X
H. S Fogler Elements of Chemical Reaction Engineering
editore Prentice Hall ISBN 0132532204

prova scritta divisa in due parti, la prima con quesiti teorici, la seconda con problemi di calcolo