Scopo del corso è fornire agli allievi gli strumenti fondamentali per il progetto e la gestione in sicurezza 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. Nel corso si presentano inoltre i concetti di rischio e pericolo, i concetti di rischio chimico e le proprietà pericolose delle sostanze (tossicità, infiammabilità, ecc.) affinchè l'allievo possa valutare i pericoli derivanti dall'uso di prodotti tossici e/o infiammabili al fine di proteggere sia la salubrità dell'ambiente di lavoro che l'ambiente circostante uno stabilimento.
Si presentano le principali tipologie di incidenti industriali (esplosioni, incendi, rilasci tossici, reazioni fuggitive) e si forniscono gli strumenti metodologici e operativi per valutare l'entità delle conseguenze.

Cinetica dei processi chimici omogenei, enzimatici e microbiologici;
Modelli fluidodinamici, funzioni distributive dei tempi di permanenza
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.
Concetti di rischio e pericolo e loro quantificazione;
Proprietà pericolose delle sostanze e preparati;
Tipologie di incidenti industriali

Capacità da conseguire:
Scegliere il tipo di reattore ed identificare le condizioni operative ottimali in relazione alle caratteristiche del processo chimico;
Individuare rischi e pericoli connessi con la presenza di determinate sostanze considerate le condizioni di processo;
Stimare le conseguenze di un evento incidentale;
Approfondire autonomamente argomenti specifici mediante la lettura di testi e pubblicazioni tecnico-scientifiche

Buona conoscenza della termodinamica e dei fenomeni di trasporto.

Parte di Reattori Chimici
Grandezze fondamentali ed equazioni cinetiche (8 ore): composizione, velocità di reazione, conversione, selettività e resa; cinetica dei processi chimici omogenei, ordine di reazione, relazione di Arrhenius, energia di attivazione.
Reattori chimici ideali (18 ore): reattore discontinuo perfettamente miscelato: relazioni conversione-tempo in condizioni isoterme, produttività ottimale, incremento adiabatico di temperatura, profili temporali di conversione e temperatura; reattore continuo tubolare con flusso a pistone: bilanci locali di materia, conversione in sistemi isotermi, bilanci locali di energia, profili assiali di conversione e temperatura in reattori adiabatici e non adiabatici; reattore continuo perfettamente miscelato: conversione in condizioni stazionarie, stabilità e molteplicità di stati stazionari.
Sistemi ibridi (4 ore): reattore tubolare con riciclo, cascata di reattori perfettamente miscelati.
Reattori continui con fluidodinamica non ideale (8 ore): modelli per reattori tubolari: dispersione assiale di materia, modello bidimensionale; modelli per reattori miscelati: zone stagnanti, by-pass, modelli a due parametri; distribuzione dei tempi di permanenza: funzioni distributive, traccianti, stima dei parametri fluidodinamici, micro e macrofluidi;
Selettività e resa in reattori chimici con reazioni multiple (4.5 ore): reazioni parallele e consecutive in reattori continui e discontinui, condizioni operative ottimali.
Ottimazione di temperatura per processi reversibili esotermici (4 ore): temperatura ottimale e temperatura di equilibrio, reattore tubolare con stadi adiabatici inter-refrigerati.
Run-away in reattori chimici (4 ore): fenomenologia del run-away, MTSR e TMR, reazioni secondarie, valutazione della criticità.
Reattori per processi enzimatici (6 ore): equazione cinetica di Michaelis-Menten, stima delle costanti cinetiche, influenza delle variabili operative (temperatura e pH), processi enzimatici in reattori continui e discontinui, fenomeni di inibizione competitiva e non competitiva.
Reattori per processi microbiologici (6 ore): equazione cinetica di Monod, stechiometria e bilanci di materia, crescita di biomasse in reattori discontinui e continui, stima delle costanti cinetiche, diagrammi operativi, washout della biomassa in reattori miscelati continui, fenomeni di inibizione da prodotto.

Parte di Sicurezza Industriale
Il fenomeno infortunistico e quello delle malattie professionali.
I rischi nell'industria di trasformazione.
La tossicità delle sostanze.
Prevenzione e protezione contro gli incendi.
Problematiche di sicurezza nella gestione di reattori chimici

L’esame consiste in due prove scritte e una prova orale. Nel modulo di Reattori e Cinetiche Chimiche, la prova scritta è divisa in due sezioni; in una sarà richiesto di rispondere a dei quesiti teorici con riposte predeterminate o che richiedono una breve dimostrazione o descrizione di un fenomeno/processo o, ancora modalità di funzionamento di un'apparecchiatura, nell’altra sarà necessario risolvere degli esercizi di calcolo. Nel modulo di Sicurezza nei Processi Industriali, la prova scritta è basata su esercizi di calcolo ed ha lo scopo di valutare la capacità di applicare i metodi e le tecniche insegnate, mentre la comprensione degli aspetti più teorici è valutata in un colloquio orale.