reattori chimici e biochimici n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Reattori Chimici e Biochimici PowerPoint Presentation
Download Presentation
Reattori Chimici e Biochimici

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 38

Reattori Chimici e Biochimici - PowerPoint PPT Presentation


  • 225 Views
  • Uploaded on

Reattori Chimici e Biochimici. Maurizio Fermeglia DIA Maurizio.fermeglia@di3.units.it www.Mose.units.it. L’importanza delle reazioni chimiche. Reazioni chimiche sono tecnologie fondamentali nella maggior parte dei processi chimici

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Reattori Chimici e Biochimici' - vernon-santiago


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
reattori chimici e biochimici

Reattori Chimici e Biochimici

Maurizio Fermeglia

DIA

Maurizio.fermeglia@di3.units.it

www.Mose.units.it

l importanza delle reazioni chimiche
L’importanza delle reazioni chimiche
  • Reazioni chimiche sono tecnologie fondamentali nella maggior parte dei processi chimici
  • Le caratteristiche delle reazioni influenzano pesantemente le condizioni di separazione
  • Reattori ideali sono semplici da trattare
  • Normalmente i reattori ideali sono sufficienti per bilanci di materia e di energia
ingegneria delle reazioni chimiche
Ingegneria delle reazioni chimiche
  • Origini
    • Ingegneria delle reazioni chimiche è nata come disciplina per risolvere problemi originati dalla petrolchimica e dall’industria chimica tra il 1940 ed il 1950.
    • Oggi viene utilizzata in campi molti diversi dalle origini e per applicazioni molto lontane dall’ingegneria chimica classica
  • Cos’è l’ingegneria delle reazioni chimiche
    • CRE ha a che fare con sistemi reattivi di interesse per l’ingegneria
    • CRE è una disciplina che quantifica le interazioni tra i fenomeni di trasporto e la cinetica di reazione e mette in relazione le performance di un reattore con le condizioni operative e le variabili della carica
perch studiare cre
Perchè studiare CRE?
  • CRE è necessario allo sviluppo di tecnologie esistenti e nuove
  • CRE è necessario per velocizzare la commercializzazione di nuove specie e sostanze chimiche, materiali (materie plastiche) e prodotti farmaceutici
    • Sviluppo di celle a combustibile per automobili
    • Sviluppo di processi biochimici e bio tecnologici
    • Processi nuovi per produzione di gas di sintesi
    • Nuovi reattori per la sintesi di catalizzatori a base di metallocene
    • Esplorazione di catalizzatori per lo sviluppo di nuovi processi particolarmente economici
  • CRE è critico per il miglioramento ambientale di processi chimici esistenti
  • CRE è forse il maggior responsabile della differenza del curriculum dell’ingegnere di processo da altri ingegneri
visione di come dovrebbe diventare un impianto chimico rendering courtesy of dsm
Visione di come dovrebbe diventare un impianto chimico. (Rendering courtesy of DSM)

OPERARE con Processi NON inquinanti e orientati alla

INTENSIFICAZIONE DI PROCESSO

Risparmio di circa 30 % (Materie Prime + Energia + Costi Operativi)

slide8

Cosa fa un ingegnere di processo?

Biochimica ed Ingegneria biomedica

Biofarmaceutica, produzione di enzimi

Organi artificiali

Ingegneria dei tessuti

Ingegneria del metabolismo

Genomica e proteomica

Tecnologia delle fermentazioni

Trattamento rifiuti

Materiali Biomedici

slide9

Cosa fa un ingegnere di processo?

Energia e combustibili

Raffinazione del petrolio

Gas Naturale

Celle a combustibile

Fonti energetiche alternative

Generazione di energia pulita

Ingegneria Alimentare

Nuovi alimenti

Additivi per cibo

Ottimizzazione del gusto

Packaging

Shelf life

slide10

Cosa fa un ingegnere di processo?

Elettronica

Strato sottile e processi in bulk

Sviluppo di materaili Semiconduttori

Trattamento delle scorie

Progetto delle macchine

Tecnologie di Nano-scala

slide11

Cosa fa un ingegnere di processo?

Ambiente, sicurezza, salute …

Minimizzazione degli scarti

Sicurezza dei trasporti

Sicurezza degli impianti

Protezione proprietà intellettuale

Insegnamento

Finanza

Ambienti governativi

slide12

Cosa fa un ingegnere di processo?

Processi per prodotti chimici

Prodotti per agricoltura

Gas industriali

Vernici, pigmenti, inchiostri

Petrolchimica

Plastica, compositi

Carta

Sapone e cosmetici

Tessuti sintetici, films, fibre

Costruzione e progetto di impianti

Progetto di unità e di impianti

Upgrade e retrofits

Controllo di impianti

Information technology

Gestione di progetti

produzione chimica in us
(in 10 9 kg)

Sulfuric acid 39.62

Ethylene 25.15

Lime 20.12

Phosphoric acid 16.16

Ammonia 15.03

Propylene 14.45

Chlorine 12.01

Sodium hydroxide 10.99

Sodium carbonate 10.21

Ethylene chloride 9.92

Nitric acid 7.99

Ammonium nitrate 7.49

Urea 6.96

Ethylbenzene 5.97

Styrene 5.41

Hydrogen chloride 4.34

Ethylene oxide 3.87

Cumene 3.74

Ammonium sulfate 2.60

1,3-Butadiene 2.01

Produzione chimica in US
produzione di etilene
Produzione di Etilene
  • L’etilene viene usata per la produzione di poli etilene, la più famosa materia plastica del mondo
  • NOVA Chemicals and Dow Chemical a Joffre
    • La più grande capacità produttiva di etilene nel mondo
    • Il più grande impianto di etilene nel mondo

C 2 H 6 C 2 H 4 + H 2

Reattori tubulari ad alta temperatura

microelectronic devices
Microelectronic devices
  • Ingegneria delle reazioni chimiche per la fabbricazione di dispositivi per la microelettronica
    • CVD (deposizione di materiale – SiO2)
    • Boron doping o ion-implementation (cambio di conduttività
    • Etching (rimozione di materiale)
celle a combustibile processo semplificato con reformer esterno
Celle a combustibile: processo semplificato con reformer esterno

Anode

Reformer

H2

Natural Gas

Cleanup

Cathode

Exhaust Gas

Burner

Water

Cleanup

Air

obiettivi del corso1
Obiettivi del corso
  • Sviluppare una metodologia generale utile da applicare alla risoluzione di vari sistemi:
    • chimici (come produzione di sostanze chimiche, abbattimento degli inquinanti,…)
    • biochimici e biologici (come crescite enzimatiche, crescita di cellule,…)
    • elettrochimici (come celle a combustibile)
    • ….
    • Dove l’ingegneria delle reazioni è necessaria
  • Argomenti fondamentali:
    • Cinetica Chimica
    • Progettazione di Reattori Chimici
obiettivi del corso2
Obiettivi del corso
  • Cinetica Chimica
    • Ha a che fare con quanto velocemente procede una reazione (velocità di reazione)
    • Ha a che fare con meccanismi di reazione
    • Ha a che fare con effetti di P,T, composizione e catalisi sulla velocità di reazione
  • Progetto di reattori chimici
    • Ha a che fare con il dimensionamento di reattori
    • Ha a che fare con tipi e configurazioni di reattori
    • Coinvolge considerazioni su trasferimento di calore e massa
  • Reazione chimica … in contrapposizione a reazione nucleare
piloni dell ingegneria delle reazioni chimiche
Piloni dell’ Ingegneria delle reazioni chimiche

Multiple reactions

Mass Transfer operations

Non isothermal operations, multiple steady state

Modeling real reactors, RTD, Dispersion, Segregation

Analysis of rate data, laboratory reaction, least-square analysis

Design Chemical Reaction, PFR, CSTR, Batch, SemiB,...

Mole Balances

Rate Laws

Stoichiometry

Energy Balances

Diffusion

Contacting

pre requisiti
Pre requisiti
  • Chimica generale
    • Reazioni chimiche
    • Equilibrio e cinetica
    • Stechiometria
  • Principi di ingegneria chimica
    • Bilanci di materia e di energia
    • Proprietà volumetriche di gas reali
    • Fondamenti di bilanci integrati di materia e di energia
  • Termodinamica
    • Equilibrio chimico
    • Attività e coefficienti di attività
  • Informatica e matematica
    • Manualità in Excel
    • Soluzione di sistemi di eq. differenziali ordinarie
    • Soluzione di sistemi non lineari
    • Minimizzazione di funzioni
argomenti del corso
Argomenti del corso
  • Concetti di base di cinetica chimica omogenea, richiami di termodinamica e progetto di reattori per sistemi semplici (reattori ideali e singole reazioni)
    • 1 – Bilanci di mole, Tipi di reattori
    • 2 – Conversione e dimensionamento di reattori
    • 3 – velocità di reazione, leggi cinetiche e stechiometria
    • 4 – progetto di reattori isotermi
  • Reattori ideali: effetti termici e reazioni multiple
    • 5 – Analisi di dati di velocità di reazione
    • 7 – Meccanismi di reazione, bio reazioni e bioreattori
    • 8 – Progetto di Reattori non isotermi
  • Sistemi complessi e reattori reali
    • 6 - Reattori multipli e reazioni multiple
    • 10 – reazioni eterogenee
    • 11 – 12 - Diffusione e reazione chimica
    • 13 – 14 - Reattori non ideali e distribuzione di tempi di residenza
orario
Orario
  • Lunedì, Martedì e Mercoledì: 17.30 – 19.00
  • Giovedì: 8.30 – 11.00
  • Lezioni in aula Arich
  • Esercitazioni su PC propri
testi di riferimento
Testi di riferimento
  • Elements of ChemicalReaction Engineering di H.ScottFogler, 4rd Edition, Prentice Hall
  • Risorsa aggiuntiva: CD-ROM
    • Summary Notes
    • Interactive Computer Modules
    • SolvedProblems - Thoughts on ProblemSolving
  • Risorse Web
    • http://www.engin.umich.edu/~cre/
  • Testi di riferimento
    • ChemicalReaction Engineering by OctaveLevenspiel, 3rd Edition, Wiley & Sons
    • An Introduction to Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design by C.G. Hill, Wiley & Sons
  • Slides e materiale del corso
    • http://studenti.di3.units.it
metodolgia di esame prove pratiche
Metodolgia di esame: prove pratiche
  • Esercizi a casa
    • Forniti in aula
    • Possono essere esercizi teorici, numerici, al calcolatore
    • Da consegnare risolti entro una certa data via email
  • I prova scritta
    • Al termine della parte 1 (Reattori ideali isotermi)
    • Alcuni problemi da risolvere a mano con calcolatrice da tavolo
    • A disposizione tutti i manuali professionali e le fonti di dati
  • II prova scritta
    • Al termine della parte II (reattori non isotermi)
    • Stesse metodologie di cui sopra
  • Team work
    • Discussione di un progetto da sviluppare al calcolatore
    • Sviluppo in gruppo
metodologia di esame
Metodologia di esame
  • Il voto dell’esame è dato dai seguenti contributi:
    • Esercizi a casa fino a 5 punti
    • Esercizi in aula (provette) fino a 15 punti
    • Team work fino a 15 punti
    • Prova orale eventuale arrotondamento
  • Prova orale
    • Tradizionale per chi non ha superato le prove pratiche o per chi non le ha fatte
    • Volontaria per chi volesse arrotondare.
strumenti e modalit didattiche
Strumenti e modalità didattiche
  • Lezioni teoriche su slides tipo PPT, che saranno rese disponibili volta per volta sul sito del corso.
  • Esempi in classe (circa 50% del tempo dedicato ad aspetti pratici) da svolgere mediante calcolatore tascabile – foglio Excel – programmi di simulazione (Polymath)
  • Home work
  • Dialogo con il docente
    • Via email
    • In qualsiasi momento su appuntamento (da prendere via email )
    • Riempire il modulo con gli indirizzi di e mail