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 2012 Testo valevole per i corsi di ordinamento e per i corsi sperimentali del Progetto SIRIO CHIMICO Il candidato esegua il disegno dello schema descritto nel primo esercizio e, a sua libera scelta, risponda a due degli altri tre quesiti proposti. 1. Si vuole sottoporre a stripping una miscela di composti organici per recuperare le frazioni volatili dal solvente altobollente. Tutti i componenti la miscela sono immiscibili con l acqua e hanno una densità inferiore a quella dell acqua. La colonna di stripping opera a pressione di poco superiore a quella atmosferica. Si utilizza vapore d acqua surriscaldato che entra nella parte inferiore della colonna. La miscela da strippare, opportunamente preriscaldata, entra in testa alla colonna. I vapori che escono dalla testa della colonna passano in un condensatore dove sono condensati totalmente, utilizzando acqua industriale di raffreddamento. Dal condensatore, il condensato passa a un serbatoio che agisce da decantatore per separare i composti organici, inviati ad ulteriori lavorazioni, dalle condense di processo, che si avviano all impianto di depurazione. Il solvente organico altobollente, non vaporizzato, si scarica dal fondo colonna ed è stoccato opportunamente, previo raffreddamento. Il candidato disegni lo schema di processo dell operazione proposta, completo delle apparecchiature accessorie (pompe, valvole, serbatoi, ecc.) e delle regolazioni automatiche principali, prevedendo gli eventuali recuperi termici ritenuti necessari e seguendo per quanto possibile le norme UNICHIM. 2. Una miscela bicomponente, la cui composizione è xF = 0,56, è sottoposta a rettifica continua. Si ottiene un distillato di composizione xD = 0,98 e un prodotto di fondo di composizione xW = 0,05. Le composizioni sono espresse come frazione molare del componente più volatile. La portata della miscela è F = 3,5 mol/s ed entra in colonna allo stato liquido e alla temperatura TF = 122 °C. Il distillato esce dall accumulatore di riflusso alla temperatura TD = 88 °C e il prodotto di coda lascia il ribollitore alla temperatura TW = 144 °C. Si opera con un rapporto di riflusso effettivo R = 1,45 e nel condensatore di testa si sottrae solo calore latente. Per tutte le composizioni della miscela il calore latente è HV = 34 kJ/mol e il calore specifico è Cp = 0,165 kJ/(mol °C). Ipotizzando che le perdite termiche siano trascurabili, con i dati a disposizione il candidato calcoli: 1) la portata del distillato e del prodotto di coda; 2) la portata del vapore di testa; 3) la potenza termica da sottrarre nel condensatore di testa; 4) la potenza termica da fornire nel ribollitore di coda. 3. I combustibili fossili rappresentano attualmente la principale voce dei consumi energetici. Non sono inesauribili e il loro impiego diffuso pone serie problematiche ambientali. Una 213