Silvestro Natoli

Mariano Calatozzolo

Le nuove indicazioni ministeriali dell’indirizzo “Chimica, Materiali e Biotecnologie” articolazione “Chimica e Materiali” mostrano una tendenza alla compressione dei contenuti ispirandosi ad una logica di “razionalizzazione” delle risorse umane ed economiche anziché alle esigenze della società ed agli obiettivi del processo formativo. In particolare, sono state sacrificate 4 ore settimanali di materie di indirizzo, rendendo necessaria la soppressione di “Chimica-Fisica” per evitare un’eccessiva frammentazione delle discipline chimiche in relazione alle ore a disposizione.
 
 La nuova edizione del manuale accoglie queste indicazioni, assicurando una stretta connessione con la scansione dei programmi ministeriali ma, allo stesso tempo, gli argomenti centrali della disciplina sono sviluppati in maniera da consentire al docente di scegliere le conoscenze da trasmettere, tra tutte quelle indicate nelle indicazioni ministeriali, in base agli obiettivi formativi fissati e di sviluppare gli opportuni approfondimenti.
 
 Le principali novità riguardano i contenuti di “Chimica-Fisica” direttamente correlate alla disciplina di Tecnologie Chimiche che sono state incluse nel piano dell’opera. In particolare:
 <ul><li>lo studio degli equilibri tra fasi diverse che sono collegati alla trattazione di tutte le operazioni unitarie basate sul raggiungimento di condizioni di equilibrio tra fasi diverse;
</li><li>lo studio della termodinamica e della cinetica chimica, ovvero i cardini teorici che consentono la corretta rappresentazione dei bilanci di materia e di energia e la definizione delle migliori condizioni operative di una reazione, sia per quanto riguarda le rese che le velocità di reazione.</li></ul>

1. Il controllo automatico nei processi chimici

1.1 Premessa

1.2 Il comportamento dei processi

1.2.1 La caratteristica statica

1.2.2 Le caratteristiche dinamiche dei processi

1.2.2.1 Ricettività, resistenza e tempo morto

1.2.2.2 Il comportamento dinamico dei processi

1.2.2.2.1 Processi dotati di autoequilibrio

1.2.2.2.2 Processi di ordine zero con autoequilibrio

1.2.2.2.3 Processi con solo tempo morto

1.2.2.2.4 Processi con autoequilibrio del primo ordine

1.2.2.2.5 Processi con autoequilibrio del secondo ordine

1.2.2.2.6 Processi con autoequilibrio di ordine superiore

1.2.2.2.7 Processi privi di autoequilibrio

1.3 Il regolatore nei sistemi di controllo

1.3.1 Il comportamento dinamico dei regolatori continui in retroazione

1.3.1.1 I regolatori ad azione proporzionale (P)

1.3.1.2 I regolatori ad azione integrale (I)

1.3.1.3 I regolatori ad azione derivativa (D)

1.3.1.4 I regolatori ad azione PI

1.3.1.5 I regolatori ad azione PD

1.3.1.6 I regolatori ad azione PID

1.3.1.7 I regolatori reali

1.4 Il processo regolato in retroazione

1.4.1 Il regolatore ad azione proporzionale

1.4.1.1 Offset e reset

1.4.1.2 Stabilità dell'azione proporzionale

1.4.2 Il processo con regolatore ad azione integrale e PI

1.4.3 Il processo con regolatore ad azione PD

1.4.4 Il processo con regolatore ad azione PID

1.4.5 Caratterizzazione della regolazione e taratura (tuning) dei regolatori PID

1.4.5.1 Caratterizzazione delle risposte oscillatorie

1.4.5.2 La taratura (tuning) dei parametri del regolatore

1.5 Altri metodi di regolazione

1.5.1 La regolazione in cascata

1.5.2 I comandi

1.5.3 La regolazione in avanti (feedforward)

1.5.4 Regolazione di rapporto

1.5.5 Regolazione selettiva

1.5.6 Regolazione adattativa

1.6 Il problema della regolazione multivariabile e la scelta del sistema di regolazione

1.6.1 I gradi di libertà e il controllo di un sistema

1.6.2 Scelta dell'accoppiamento controllante - controllata. Associazione e dissociazione

1.7 Il controllo dei processi discontinui (batch)

1.7.1 L'organizzazione modulare del controllo nei processi discontinui

1.7.2 Sistemi e tipologie di controllo per i processi batch

Glossario

Esercizi

2. Le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: equilibri liquido-vapore

2.1 Equilibrio liquido-vapore nei sistemi ad un componente

2.2 Grandezze parziali molari

2.2.1 Il volume parziale molare

2.2.2 Il comportamento delle miscele ideali

2.3 Equilibrio liquido-vapore per i sistemi a due componenti

2.4 La legge di Raoult e i diagrammi di equilibrio liquido-vapore

2.5 Le deviazioni dal comportamento ideale

2.6 Gli equilibri gas-liquido

3. La distillazione

3.1 Aspetti generali della distillazione

3.2 La rettifica continua

3.3 I bilanci di materia

3.4 Determinazione degli stadi con il metodo Mccabe e thiele

3.4.1 Le rette di lavoro

3.4.2 Le condizioni dell'alimentazione

3.4.3 Intersezione delle due rette di lavoro

3.4.4 La determinazione del numero di stadi

3.4.5 Scelta del rapporto di riflusso

3.5 Tipi di piatti

3.6 Efficienza della colonna e calcolo degli stadi reali

3.7 Diametro della colonna

3.8 Colonne a riempimento

3.9 Distillazione flash

3.10 Distillazione discontinua

3.11 Stripping

3.12 Distillazione estrattiva

3.13 Distillazione azeotropica

3.14 Distillazione in corrente di vapore

3.15 Il controllo di processo nella distillazione

4. Assorbimento e strippaggio

4.1 Aspetti generali dell'assorbimento e dello strippaggio

4.2 Le equazioni di trasferimento di materia

4.2.1 Il modello del doppio film

4.2.2 Il coefficiente di trasferimento globale

4.3 Il dimensionamento delle colonne di assorbimento

4.3.1 I bilanci di materia e la retta di lavoro

4.3.2 Il rapporto minimo solvente/gas

4.3.3 Determinazione del numero di stadi

4.4 Le colonne di assorbimento

4.5 Assorbimento chimico

4.6 Il controllo automatico

5. L'estrazione liquido-liquido

5.1 Principali impieghi dell'estrazione liquido-liquido

5.2 L'equilibrio di ripartizione e lo stadio d'equilibrio

5.3 Modalità di conduzione dell'estrazione

604 Nair A.J.: Introduction to biotechnology and genetic engineering, Infinity Science Press LLC (2008). Najafpour. G.D.: Biochecal engineering and biotechnology, Elsevier (2007). Pasquon. I.: Giulio Natta   opere (www.giulionatta.it). Perry R.H.: Perry s chemical engineers  handbook 8a ed., McGraw Hill (2008). Politecnico di Milano: Giulio Natta (www.natta.polimi.it). Reklaitis G.V.: Introduction to material and energy balances, John Wiley (1989). Renneberg R.: Biotechnology for Beginners, Academic Press (2008). Riggs, J.B., Karim, M.N.: Chemical and Bio-Process Control. Pearson Int. Ed. (2006). Rousseau, R.W. (ed.): Handbook of separation process technology. Wiley-Interscience (1987). Sandler S.I.: Chemical biochemical and engineering thermodynamics, 4a ed., John Wiley (2005). Bibliografia Seborg, D.E., Edgar, T.F., Doyle, F., Mellichamp, D.A.: Process Dynamic and Control. John Wiley & Sons (2010) 3ª ed. Separeco: Fluidi supercritici (www.separeco.it). Shiga, A.: Development of PP Catalysts and PP Manufacturing Processes. 18th S. Arabia-Japan J. Symp. (2008). Smith N.A.C, Blade O.C., Garton E.L.: The Buerau of Mines routine method for the analysis of crude petroleum, USA Interior Department (1951). Staphanopulos G.: Bioprocessing, VHC (1993). Treybal R.E.: Mass transfer operation, McGraw-Hill (1981). UNICHIM: Impianti chimici, simboli e sigle, Manuale n° 6, UNICHIM (1996). U.S. Food and Drug Administration: GRAS Substances (SCOGS) Database (www.fda.gov/Food/). Van der Linden, D.: How to apply ANSI/ISA 88 or IEC 6151201. ISA   IEC (2010) (www.isa.org). Vasile, C. (ed.): Handbook of Polyole ns. Marcel Dekker (2000) 2ª ed. 

Bibliografia

605 Riferimenti Figura Fonte 1.25 1.26 1.27 3.22 a) Honeywell - UDC3500 Universal Digital Controller - www.honeywell.com Emerson - Smart Wireless Field Network Solutions - www.EmersonProcess.com Yokogawa CENTUM Vigilant Plant   www.yokogawa.com Campanelle piatti   http://www.euroslotkdss.com/mtri/tower-internals/distillation-trays.html http://www.sepcoprocess.com/mtproducts.html   Sepco process inc Euroslot Kdss France   http://www.euroslotkdss.com/mtri/tower-internals/distillation-trays.html Cortesia Fluor Corporation. Stephen, H., Stephen, T: Solubilities of Inorganic and Organic Compounds. Ternary Systems, Vol. II, P. I. Pergamon (1964). B & P Process Equipment - Podbielniak®Extractor Centrifuges - www.bpprocess.com De Smet Ballestra - LM Extractor - http://www.desmetballestra.com Outotec Reactor technologies - www.outotec.com BMA - Beet extraction plants - www.bma-worldwide.com Uhde High Pressure Technologies - Supercritical Fluids Technologies and Plants www.uhde-hpt.com Borruso, A., Koster, R.: Polyolefin Market Trends - www.petroleum-economist.com Burckhardt Compression - www.burckhardtcompression.com Chevron Phillips Chemical - PE Technology Overview - www.cpchem.com Ferenz, P., Kumar, R.: UNIPOL  PE Process Technology. Univation Technologies (2013). Boor, J.: Ziegler-Natta Catalysts and Polymerizations. Academic Press (1979). Cortesia Montell S.p.A., attualmente LyondellBasell. http://marcelf.home.xs4all.nl/Thesis.htm Cortesia AGAC Reggio Emilia. 3.22 b) 3.25 4.10 5.5 5.23 6.17 6.18 b) 6.20 6.25 8.1 8.6 8.8 b) 8.9 8.12 8.17 10.2 b) 10.21 

Riferimenti

Le nuove indicazioni ministeriali per "Chimica e Materiali" influenzano il manuale, mantenendo i punti chiave ma consentendo flessibilità.

Tecnologie chimiche industriali

Tecnologie chimiche industriali, Vol. 3

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