Alfonso Cacciatore

Mariano Calatozzolo

Il Manuale si compone principalmente di tre parti:
 
 La prima ha come contenuto specifico la normativa della rappresentazione grafica degli impianti che servono ai processi chimici e cura singolarmente la strumentazione finalizzata a servire tali processi.
 La seconda parte comprende esempi d’applicazione della predetta normativa e operazioni comportanti una determinata scelta d’impiantistica chimica piuttosto semplice, riservandosi l’esposizioni di più complessi esempi in proposito agli schemi d’impianti chimici implicati dai temi su parti avanzate del programma d’insegnamento della disciplina impiantistica inclusi nella terza parte del manuale.
 La terza parte è composta dalla risoluzione di tutti i temi ministeriali assegnati agli esami di maturità.
 Chiude l’opera un’appendice di tabelle che si rivelano spesso essenziali per l’esecuzione di disegni d’impianti chimici e per la risoluzione di problemi di impiantistica chimica.

PARTE PRIMA - L’Unificazione nella rappresentazione dei processi chimici

1.1 Generalità sull’unificazione industriale

2.1 Scopi dell’unificazione negli impianti chimici

3.1 La rappresentazione grafica dei processi chimici

Diagramma a blocchi

Schema semplificato o di principio

Schema di processo

Schema di marcia

4.1 Il controllo nei processi chimici

5.1 I componenti di un anello di regolazione

6.1 Esempi di strumenti di misura e di organi di regolazione

Strumenti di misura

Organi di regolazione

7.1 Esempi di strumentazione applicati a parti di processi chimici

Controllo della portata di una pompa centrifuga

Controllo della portata di una pompa a stantuffo

Controllo della temperatura applicata ad uno scambiatore

Controllo della pressione applicato ad un serbatoio e ad un compressore

Controllo del livello applicato ad un serbatoio

Controllo di rapporto di portata

8.1 Saggi di attuali norme UNICHIM

Sigle d’identificazione dei fluidi di servizio

Sigle d’identificazione dei fluidi di processo

Simboli tipici per schemi di processo e di marcia

Accessori per apparecchi

Tubazioni e componenti relativi

Componenti per tubazioni

Componenti per tubazioni – installazioni tipiche

Indicazioni varie

Simboli della strumentazione per schemi di marcia e di processo

A1.1 Generalità

A1.2 Identificazione funzionale

A1.3 Identificazione del loop

Significato delle lettere di identificazione

Designazione delle funzioni per relè

Simboli linee strumentali

Simboli generali per strumenti o funzioni

Simboli di attuatori

Simboli relativi all’azione dell’attuatore in caso di mancanza di energia

Simboli per regolatori, valvole ed altri dispositivi autoazionati

Simboli di elementi primari

PARTE SECONDA - Esempi di rappresentazione grafica di operazioni d’impianti chimici

Schema di processo di trasporto pneumatico ad aria compressa

Schema di processo di trasporto pneumatico ad aria aspirata

Schema di processo di un impianto di macinazione

Impianto di separazione per flottazione

Diagramma a blocchi qualitativo

Schema di processo di un impianto di filtrazione sotto vuoto

Impianto per la produzione dell’ammoniaca sintetica

Diagramma a blocchi quantificato

Schema di principio

Impianto per la produzione del metanolo

Impianto tipico per la preparazione industriale della formaldeide

PARTE TERZA - Temi ministeriali per la prova scritto-grafica di tecnologie chimiche industriali e di impianti chimici (vecchio ordinamento)

Premessa

Tema di impianti chimici e disegno – Sessione 1995

Tema di impianti chimici e disegno – PROGETTO DEUTERIO – Sessione 1995

Tema di impianti chimici e disegno – Sessione 1996

Tema di impianti chimici e disegno – PROGETTO DEUTERIO – Sessione 1996

Tema di impianti chimici e disegno – PROGETTO DEUTERIO – Sessione 1997

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 1998

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 1999

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2000

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2001

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2002

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2003

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2004

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2005

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2006

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2007

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2008

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2009

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2010

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2011

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2012

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2013

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2014

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2015

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2016

Tema di tecnologie chimiche ind li – Sessione 2017

Appendici

I – Tabella del vapore saturo

II – Costanti fisiche di alcune sostanze a 760 Torr

Indice

M417 - ESAME DI STATO DI ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE Indirizzo: CHIMICO CORSO DI ORDINAMENTO TEMA DI TECNOLOGIE CHIMICHE INDUSTRIALI, PRINCIPI DI AUTOMAZIONE E DI ORGANIZZAZIONE INDUSTRIALE Sessione ordinaria 1999 In una corrente gassosa sono presenti dei vapori che si vogliono recuperare con un operazione di assorbimento con solvente selettivo poco volatile. Dopo tale operazione, il solvente viene sottoposto a  stripping  con vapor d acqua surriscaldato per recuperare i vapori in esso disciolti e per renderlo idoneo ad essere riutilizzato nell operazione di assorbimento. Il candidato calcoli il numero teorico di stadi di equilibrio necessari per effettuare lo stripping e la composizione dei vapori uscenti dalla colonna, sapendo che: a) la portata di liquido inviato allo stripping è F = 1,5 mol/s; b) il suo contenuto iniziale di vapori disciolti è Xi = 0,3 moli di vapore/mole di solvente; c) si vuole ridurre tale valore a Xf = 0,02 moli di vapore/mole di solvente; d)  la curva di equilibrio solvente organico/vapor d acqua può essere espressa dalla retta di equazione Y= 0,25 X; e)  nella colonna di stripping si usa un rapporto liquido/vapore che vale 0,75 il rapporto massimo teorico. Il candidato inoltre, tenga presente che: 1)  i componenti da recuperare sono condensabili utilizzando come refrigerante l acqua industriale; 2) tutti i componenti presenti nel sistema sono immiscibili con l acqua; 3)  l assorbimento avviene a temperatura ambiente ed a pressione maggiore di quella atmosferica; 4)  lo  stripping  con vapore si effettua a pressione ambiente sul solvente opportunamente preriscaldato. Disegni, tenendo anche presenti le possibilità di recuperi di calore, lo schema di processo dell operazione indicata, completo delle apparecchiature accessorie e delle regolazioni automatiche principali secondo la normativa UNICHIM, e descriva con una breve relazione, un processo industriale realizzato mediante operazioni di assorbimento o stripping. Durata massima della prova: 6 ore. Durante lo svolgimento della prova è consentito soltanto l uso:  Mdi manuali relativi alle simbologie UNICHIM;  Mdi tabelle con dati numerici e diagrammi relativi a parametri chimico-fisici;  Mdi mascherine da disegno e di calcolatrici tascabili. NON è consentita la consultazione di libri di testo. NON è consentito lasciare l Istituto prima che siano trascorse 3 ore dalla dettatura del tema. 100 

Il tema richiede di svolgere un calcolo, di tracciare uno schema di processo e di redigere una relazione. Il calcolo richiede solo di ricavare il numero di stadi teorici necessario all operazione di stripping e la composizione dei vapori in uscita. Lo schema di processo è piuttosto articolato, in quanto coinvolge due operazioni unitarie e richiede l attuazione di opportuni recuperi termici. Non è richiesta una relazione dello schema di processo. Comunque, in questa sede, verrà redatta per meglio chiarire le scelte effettuate. La relazione sul processo industriale, riguardante un processo realizzato mediante assorbimento o stripping, permette ampie possibilità di scelta soprattutto nel campo petrolifero e petrolchimico. I tre argomenti sono sostanzialmente svincolati l uno dall altro, è quindi possibile svolgerli nell ordine che si preferisce. Calcolo Riguarda lo strippaggio di una miscela in cui dei componenti molto volatili, che costituiscono il soluto, sono disciolti in un solvente poco volatile. Come gas di stripping si utilizza vapore d acqua surriscaldato, del tutto insolubile nella fase liquida. Di conseguenza si considera che il trasferimento di materia riguardi solo il soluto che dalla fase liquida passa in quella gassosa, e non il solvente o il vapore, le cui correnti si possono considerare separate e di portata costante tra uno stadio e l altro, per tutta l apparecchiatura. Ciò semplifica il bilancio del soluto, purché si abbia l avvertenza di esprimere le concentrazioni del soluto in rapporto al solo solvente o al solo vapore, come, del resto, è suggerito dal tema. Il calcolo, comunque, può essere svolto secondo diverse modalità, che illustreremo. Tutte, purché adeguatamente giustificate, sono da ritenersi egualmente valide. Inoltre, come si vedrà, uno dei dati del tema, la portata dell alimentazione, è un dato ridondante e non verrà utilizzato per rispondere al quesito proposto. Lo schema a blocchi quantificato con i dati del tema è riportato in Fig. 1. F = 1,5 mol/s L Xi = 0,3 V Yf Colonna di stripping V Yi = 0 L Xf = 0,02 F:  alimentazione (liquido poco volatile + soluto volatile) L: liquido poco volatile (solvente) V: vapore surriscaldato Xi:  concentrazione nell alimentazione (mol soluto/mol solvente) Xf:  concentrazione nel liquido strippato (mol soluto/mol solvente) Yi:  concentrazione nel vapore entrante (mol soluto/mol vapore), nulla in questo caso Yf:  concentrazione nel vapore uscente soluto/mol vapore), da calcolare Fig. 1 Schema a blocchi quantificato dello stripping. Calcolo grafico del numero di stadi teorici Si basa su una costruzione grafica che utilizza due linee: una corrispondente alla relazione d equilibrio esistente tra le due correnti uscenti dallo stadio d equilibrio, ed un altra corrispondente alla relazione di lavoro esistente tra le due correnti tra uno stadio e l altro. Su un piano cartesiano si traccia la retta d equilibrio, secondo l equazione, data dal tema: Y = 0,25   X Si può notare che si tratta di una retta passante per l origine, per cui è sufficiente ricavare un punto per poterla tracciare. Si ricava il punto corrispondente alla concentrazione nell alimentazione: Y0 = 0,25   Xi = 0,25   0,3 = 0,075 101 

Il manuale di Tecnologie chimiche industriali copre normativa, esempi e risoluzione di temi d'esame, con appendice di tabelle essenziali.

Manuale di disegno di impianti chimici

per Tecnologie chimiche industriali

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