Il corso "Operazioni Unitarie nei Processi Chimici Industriali" si concentra sull'analisi e la progettazione delle operazioni unitarie, che rappresentano i blocchi fondamentali di ogni processo industriale chimico. Le operazioni unitarie sono quei processi fisici, chimici o fisico-chimici, che permettono la trasformazione, separazione o trasferimento di materia ed energia all'interno di un impianto. Esse costituiscono l'essenza della progettazione industriale poiché ogni processo chimico può essere scomposto in una serie di operazioni unitarie specifiche, come il trasferimento di calore, la distillazione, la filtrazione e l'evaporazione. Queste operazioni sono ampiamente utilizzate per gestire le fasi di produzione e trasformazione in numerosi settori industriali, come la chimica di base, la farmaceutica, l'alimentare, l'energia, e permettono di realizzare processi efficienti e sicuri, riducendo al minimo gli sprechi e l’impatto ambientale.

Grazie a questo insegnamento, gli studenti acquisiranno le conoscenze e le competenze necessarie per comprendere, progettare e ottimizzare le operazioni unitarie nei processi chimici industriali, essenziali per migliorare l'efficienza e la sostenibilità dei sistemi produttivi. Per quanto attiene invece l’applicazione pratica delle conoscenze acquisite, gli studenti saranno in grado di: - Effettuare il dimensionamento di massima di comuni apparecchiature - Valutare le condizioni operative ottimali per le differenti operazioni unitarie

Per affrontare efficacemente un corso come "Operazioni Unitarie nei Processi Chimici Industriali", è necessario possedere una solida base di conoscenze nei seguenti ambiti: - È fondamentale comprendere i concetti di base della chimica, come le leggi dei gas, le soluzioni, gli equilibri chimici e le interazioni intermolecolari, oltre alla termodinamica chimica. Questi concetti sono essenziali per comprendere gli equilibri liquido-vapore, i meccanismi di separazione e i processi di reazione. - Una buona conoscenza della termodinamica è cruciale per comprendere i principi di conservazione dell'energia e di trasferimento di calore e massa, che sono alla base delle operazioni unitarie come scambiatori di calore, evaporatori e distillazione. - I concetti fisici relativi a meccanica dei fluidi, trasporto di calore e trasporto di materia sono indispensabili per analizzare i meccanismi di trasferimento e per progettare apparecchiature come scambiatori di calore, condensatori e impianti di evaporazione. - Familiarità con i concetti base di ingegneria chimica, come bilanci di materia ed energia, e una conoscenza di base dei processi industriali sono utili per affrontare con successo la progettazione e l'analisi delle operazioni unitarie - Conoscenze relative al calcolo differenziale e integrale.

L’insegnamento è così suddiviso: - Equilibri liquido-vapore ideali e reali senza reazione chimica. Progettazione di massima di una unità Flash per la separazione di miscele liquido-vapore. (10h – Prof. Buffo) - Meccanismi di trasporto di materia senza e con reazione chimica. Applicazione dei principi di conservazione di materia e opportuna definizione dei flussi. (10h – Prof. Artusio) - Scambiatori di calore con e senza passaggio di stato, uso del vapore saturo come mezzo riscaldante. Condensatori. (12h prof.ssa Fino). - Evaporatori e Impianti di concentrazione. Condensatori baromterici (12h prof.ssa Fino). - Distillazione (6h prof.ssa Hernandez). - Operazioni Unitarie Fisiche. Filtrazione, comminuzione, separazione solido-solido. (15h prof.ssa Fino) Sono previste almeno 12 h di esercitazioni in aula di scambiatori di calore a tubi coassiali e a fascio tubiero, distillazione e 3h di laboratorio per sperimentare con varie tipologie di scambiatori fra quelli studiati.

L’insegnamento si svolge mediante lezioni frontali nelle quali vengono presentati gli argomenti in programma. Le esercitazioni in aula verteranno sul calcolo del Flash per miscele liquido-vapore, riempimento/svuotamento di serbatoi, derivazione di profili di concentrazione in assenza e in presenza di reazione chimica, progettazione di apparecchiature o verifica di apparecchiature esistenti.

Libri per approfondimenti: - I.N. Levine, Physical Chemistry, McGraw-Hill. Paragrafi 4.6,4.7,9.5,9.6,10.1-4,12.6 (Equilibri liquid-vapore ideali e reali) - S.I. Sandler, Chemical and Engineering Thermodynamics, Wiley. Paragrafo 8.1 (Flash) - R.B. Bird, W.E. Stewart and E.N. Lightfoot, Transport Phenomena, 2nd edition, Wiley, 2002. - D.Q. Kern: Process Heat Transfer. Ed. Mcgraw-Hill - Mc Cabe: Unit Operations of Chemical Engineering. Ed. Mcgraw-Hill - J.M.Coulson, J.F.Richardson: Chemical Engineering, vol 6. Ed. Butterworth-Heinemann.

Slides; Materiale multimediale ;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;

Exam: Written test; Compulsory oral exam;

... L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma del corso e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi. Esso è formato da una prova scritta della durata di un'ora e mezza comprendente esercizi numerici, simili a quelli svolti nelle esercitazioni, che hanno lo scopo di valutare la capacità di eseguire calcoli applicativi, e semplici quesiti teorici, per verificare la conoscenza di base degli argomenti esposti nel corso. Durante lo svolgimento dello scritto non è consentito tenere e consultare appunti, libri o formulari. Superato lo scritto, lo studente dovrà affrontare una ulteriore prova orale, finalizzata a valutare in profondità la comprensione dei contenuti del corso e la capacità di applicare i risultati teorici visti a lezione.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.