L'insegnamento fornisce le competenze necessarie per la comprensione dei principali processi dell'industria chimica. Esso è svolto in parallelo coi corsi di Reattori chimici ed Impianti chimici completando la formazione di base dell'ingegnere chimico di processo.
Gli obiettivi del corso sono:
- stimolare l'approfondimento delle conoscenze chimiche finalizzate alle applicazioni industriali;
- indurre la conoscenza e la corretta interpretazione di processi attuati dall'industria chimica;
- fornire agli allievi una metodologia di calcolo concernente gli equilibri ed i bilanci di materia ed energia relativi ai processi chimici industriali;
- fornire i criteri generali per la realizzazione di un processo chimico.

Attraverso la frequenza del corso, lo studente dovrà acquisire:
- la conoscenza approfondita delle reazioni chimiche e delle operazioni unitarie che sono alla base dei principali processi della chimica industriale;
- la capacità di comprendere i vari aspetti di un processo chimico (termodinamica, cinetica, catalisi, tipologia di reattori, condizioni operative, schemi di impianto, aspetti di sicurezza, ambientali ed economici);
- la capacità di risolvere problemi di calcolo relativi ad equilibri e bilanci di materia ed energia concernenti processi della chimica industriale;
- la capacità di eseguire in modo corretto esperienze di laboratorio finalizzate all'acquisizione di misure utili per l'interpretazione di cinetiche e/o equilibri.
Ai fini dell'autonomia di giudizio e della comunicazione tecnica, lo studente deve:
- saper redigere relazioni tecniche corrette;
- essere in grado di elaborare statisticamente i risultati di misurazioni ripetute;
- essere in grado di elaborare i risultati numerici secondo modelli teorici.

L'allievo che accede a questo insegnamento deve conoscere la chimica generale, in particolare i concetti di equilibrio chimico, la legge dell'azione di massa, la teoria degli equilibri acido-base e di solubilità, le reazioni di ossido-riduzione, i principi dell'elettrochimica, la termodinamica e la cinetica chimica. Deve inoltre conoscere le principali classi dei composti organici, le principali tipologie delle reazioni organiche, le applicazioni della spettrofotometria. Deve essere in grado di bilanciare le equazioni di reazione e di risolvere problemi stechiometrici. E' desiderabile che sappia effettuare ricerche bibliografiche su fonti in lingua inglese.

Processo chimico industriale, materie prime, chimica di base, chimica fine e di specialità (3 h).
Equilibri in fase gassosa e in fase liquida, equilibri ionici in soluzione, con esercitazioni di calcolo (12 h).
Catalisi e catalizzatori: adsorbimento fisico e chimico, isoterme, catalisi eterogenea, preparazione e caratteristiche dei catalizzatori, catalisi omogenea (12 h).
Bilanci di materia e di energia, con esercitazioni di calcolo (15 h).
Processi di trattamento delle acque industriali (6 h).
Gas tecnici: idrogeno, processi di produzione e purificazione del gas di sintesi (9 h).
Ciclo dell'azoto: sintesi ammoniaca, urea, acido nitrico, abbattimento ossidi di azoto (8 h).
Zolfo, processo Claus, acido solforico (3 h).
Processi Solvay e cloro-soda (6 h).
Sintesi metanolo, formaldeide, carbonilazione metanolo, oxosintesi (3 h).
Processi di ossidazione di composti organici, combustione (6 h).
Principi della strumentazione industriale chimica, gascromatografia (3 h).

Le esercitazioni in aula sono relative alla risoluzione di problemi concernenti gli equilibri, proposti come esemplificazioni ed applicazioni della trattazione teorica. In modo analogo sono svolte le esercitazioni di calcolo relative ai bilanci di materia ed energia. I problemi trattati nelle esercitazioni in aula sono analoghi a quelli che sono proposti nello scritto di esame. La frequenza alle esercitazioni in aula è fortemente consigliata ma non obbligatoria.
Le esercitazioni di laboratorio sono organizzate a gruppi di due o tre allievi. Per ogni esercitazione, a ciascun gruppo si richiede di redigere una relazione scritta riportante i dati acquisiti nel corso dell'esperienza e le opportune elaborazioni dei medesimi. Le relazioni sono valutate e al termine del corso viene dato un voto complessivo relativo all'attività di laboratorio. La frequenza alle esercitazioni di laboratorio è obbligatoria salvo esonero autorizzato in casi motivati.

Poiché il corso tratta una sintesi di argomenti scelti di chimica industriale, è stato sviluppato materiale didattico apposito che è
messo a disposizione degli allievi del corso tramite il portale della didattica. In modo analogo sono messi a disposizione esercizi e temi trattati nelle esercitazioni in aula, utili per la preparazione dell'esame scritto.
Per approfondimenti si segnalano i seguenti testi:
E. Stocchi, Chimica industriale, voll. I e II, Ed. Edisco, Torino.
K. Liu, C. Song, V. Subramani, Hydrogen and Syngas Production and Purification Technologies, Ed. Wiley, Hoboken NJ, 2010.
J.A. Moulijn, M. Makkee, A. Van Diepen, Chemical Process Technology, Ed. Wiley, Chichester, UK, 2001.

L'esame finale è costituito da una prova scritta, concernente la risoluzione di problemi analoghi a quelli svolti nelle esercitazioni in aula, e da una successiva prova orale. Nella prova scritta (durata 3 h) sono proposti 4 esercizi di calcolo: due relativi ad equilibri e due relativi a bilanci di materia ed energia; durante la prova non è consentito consultare libri, dispense, appunti, salvo un formulario relativo agli equilibri messo a disposizione degli allievi; costituisce obiettivo della prova scritta la valutazione della capacità di eseguire calcoli applicativi; occorre ottenere un voto sufficiente nella prova scritta per poter essere ammessi alla prova orale.
Nella prova orale sono proposte tre domande relative alle seguenti parti: caratteristiche e processi di trattamento delle acque, catalisi e catalizzatori, processi chimici industriali di base; di ogni processo è richiesta la conoscenza delle reazioni, della loro termodinamica e cinetica, delle condizioni operative e la descrizione mediante schemi a blocchi; costituisce obiettivo della prova orale l’accertamento della acquisita comprensione dei fondamenti chimici e chimico-fisici dei processi e della capacità di applicare in modo critico le conoscenze acquisite.
Il voto dello scritto contribuisce per il 25% al voto finale; un altro 25% è costituito dal voto di laboratorio, mentre il 50% è riservato al voto dell'orale.