Progettare un processo chimico implica scegliere il valore di alcune (numerose) variabili che emergono nell'insegnamento del progetto (ad es. le condizioni operative delle apparecchiature), nonché effettuare scelte relative al riciclo dei reagenti non reagiti, al sistema di separazione e recupero del prodotto, alla minimizzazione dei consumi energetici e molte altre ancora.
L'approccio gerarchico proposto da Douglas è una delle possibili strade che si possono impiegare per sviluppare un progetto. Esso prevede di partire da semplici bilanci "macroscopici" all'impianto (Ingresso-Uscita) per poi entrare successivamente nel dettaglio del processo. Ad ogni livello compaiono variabili di progetto: la scelta dei valori di queste variabili deve tendere a massimizzare i profitti (ovvero minimizzare i costi).
I diversi aspetti vengono illustrati e approfonditi sviluppamdo una esrcitazione progettuale a gruppi.

L'insegnamento consentirà dunque di conseguire i seguenti obiettivi:
- sviluppare il conceptual design di un processo chimico,
- redigere una relazione tecnica di progetto (ed il Process Flow Diagram, PFD),
- calcolare i costi fissi e variabili, l'investimento richiesto per avviare un impianto ed il prezzo del venduto,
- analizzare il consumo di energia di un impianto e valutare la possibilità di effettuare recuperi energetici, confrontando differenti alternative, nell’ambito di un retrofit di un processo;
- ottimizzare la rete di scambiatori di calore di un impianto al fine di minimizzare il consumo di energia.
Per raggiungere questi obiettivi è necessario acquisire le seguenti capacità:
- dimensionare apparecchiature usando metodi approssimati (short cut),
- stimare il costo delle apparecchiature,
- utilizzare un simulatore di processo (ASPEN) per calcolare i flussi di materia di un processo e dimensionare le apparecchiature,
- usare un simulatore di processo (ASPEN- Energy Analyzer) per minimizzare i consumi energetici di un impianto esistente, o progettare in modo ottimale la rete di scambiatori di calore.

L’insegnamento si propone di insegnare una metodologia per lo sviluppo di un processo chimico e di mostrare come le competenze acquisite negli insegnamenti di fenomeni di trasporto, termodinamica, reattori, impianti chimici, sicurezza seguiti in precedenza vengono utilizzate da un ingegnere chimico in un lavoro progettuale.

Vengono illustrati i criteri e la metodologia per lo sviluppo di un processo, mediante l'individuazione e l'analisi tecnica ed economica delle diverse alternative. In particolare, dopo aver illustrato le tecniche per la valutazione della redditività dei processi, viene analizzata approfonditamente la prima fase del progetto, quella del "conceptual design", che conduce alla stesura dello schema di processo.
Particolare attenzione è dedicata alla integrazione energetica di processo, con esercitazioni volte a sviluppare in modo ottimale la rete di scambiatori di calore richiesti da un dato processo, o per valutare come intervenire su un processo esistente (retrofit) per ridurne i consumi energetici.

Esercitazioni a squadre, nelle quali viene sviluppato lo studio di fattibilità di un processo, fino alla stesura dello schema di processo strumentato.
Esercitazioni in laboratorio informatico con Aspen

Testo principale
J.M. Douglas, Conceptual design of chemical processes. McGraw-Hill, Singapore, 1988

Materiale addizionale
F.C. Jelen, Cost and optimization engineering. McGraw-Hill, New York, 1970.
W. Neri, Progettazione e sviluppo degli impianti chimici, Vol. 1. Vallecchi, Firenze, 1970.
L. Peccati, Scelte finanziarie, in: Matematica finanziaria (E. Castagnoli e L. Peccati), Ediz. Giuridiche Economiche Aziendali dell'Università Bocconi, Milano, 1993, pg. 23-62.
M.S. Peters and K.DD. Timmerhaus, Plant design and economics for chemical engineers. McGraw-Hill, New York, 1968.
R.K. Sinnott, Chemical Engineering Design. Coulson & Richardson's Chemical Engineering, Vol. 6. Pergamon, Oxford, 2nd Edition, 1993.
M. Zlokarnik, Scale-up in chemical engineering. Wiley-VCH, Weinheim, 2002.

Per accedere all'esame è richiesta la partecipazione assidua alle esercitazioni a squadre, e la consegna del progetto sviluppato al termine del periodo di lezione. Poiché lo sviluppo del progetto da parte dei gruppi segue di pari passo la trattazione teorica sviluppata nelle lezioni, durante le esercitazioni sarà possibile monitorare il grado di apprendimento dei concetti esposti a lezione e l’attività dei singoli componenti.
La valutazione finale sarà principalmente basata sull'elaborato prodotto nelle esercitazioni e sulla discussione orale dello stesso, in modo da valutare l'acquisizione della abilità attese e le eventuali capacità manageriali.
La discussione orale, preferibilmente sostenuta dal gruppo al completo (a questo scopo le date, all'interno della sessione di esame, saranno concordate anche in aggiunta a quelle prefissate), è mirata a valutare le capacità comunicative dei singoli, il ruolo nel progetto, e inoltre a valutare la conoscenza e la comprensione della materia, anche relativamente agli aspetti non evidenziati nel progetto.
Il voto finale terrà conto della valutazione della relazione (e della esercitazione di integrazione energetica) condotte a squadre [40%], della discussione del progetto [30%] e della risposta alle domande relative agli aspetti di teoria [30%].