Fondamenti di Chimica Industriale

Il corso intende fornire le conoscenze di base di chimica industriale, dall’interpretazione dei diagrammi di processo ai materiali usati per le attrezzature, dalle materie prime, fonti energetiche ed utilities adoperate ai principali prodotti dell’industria chimica.

In particolare:

a) per quanto concerne la conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding), il corso si propone di far conoscere i concetti di base relativi ai fenomeni chimici di interesse industriale. 

b) per quanto concerne la capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding), il corso si propone di sviluppare la capacità di applicare le conoscenze chimiche nel contesto industriale per risolvere problematiche comuni all'industria chimica.

c) per quanto concerne l'autonomia di giudizio (making judgements), il corso si propone di fornire gli strumenti per stimare l'importanza del chimismo delle materie prime e delle fonti energetiche per la realizzazione dei più importanti prodotti dell'industria chimica.

d) per quanto concerne le abilità comunicative (communication skills), il corso si propone di sviluppare e/o migliorare le capacità di esporre concetti scientifici con proprietà di linguaggio adeguate ai contesti industriali.

e) per quanto concerne le capacità di apprendimento (learning skills), il corso si propone di dotare lo studente di un metodo di studio pragmatico che lo aiuti a lavorare sia autonomamente che in gruppo per un più facile inserimento all'interno dell'industria chimica. 

 A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. In questo caso, è auspicabile contattare il docente referente CINAP (Centro per l'inclusione attiva e partecipata) del Dipartimento.

Lezioni frontali con esercizi numerici in aula svolti durante il credito di esercitazione sugli argomenti trattati. Durante ogni lezione è lasciato spazio agli studenti per domande e commenti, in modo da favorire l'interazione docente-studente e studente-studente.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus

Sono richieste conoscenze di base di Chimica Generale e di Chimica Organica 

Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Chimica Industriale 

1. L’INDUSTRIA CHIMICA

L’industria chimica. Chimica di base e chimica fine. Principali settori dell’industria chimica. La chimica italiana nel contesto europeo e mondiale. 

2. PRINCIPI DELLA CHIMICA INDUSTRIALE 

Problematiche generali di un processo industriale. Aspetti termodinamici e cinetici di un processo chimico. Principi di catalisi. Classificazione di catalizzatori. Calcolo di Conversione, Selettività e Resa. Processi continui e discontinui. 

3. FONTI ENERGETICHE E PROBLEMATICHE DI SOSTENIBILITA’

Fonti energetiche primarie e secondarie. Fonti non rinnovabili. Combustibili fossili. Energia da nucleare. Fonti rinnovabili: eolico, idroelettrico, geotermico, solare, biomasse. Hydrogen Economy e Green deal.

4. MATERIE PRIME PER L’INDUSTRIA CHIMICA 

Petrolio e gas naturale: origine e composizione. Caratteristiche e classificazioni. Giacimenti e tecnologie di prospezione e perforazione. Raffinazione e principali prodotti di raffineria. Building blocks per l’industria chimica. Carbone: struttura e tipi. Distillazione secca. Produzione di gas di sintesi. Biomasse: origine ed applicazioni. 

5. ACQUA PER L’INDUSTRIA

Requisiti ed usi dell’acqua per l’industria e per l’alimentazione. Durezza. Alcalinità. Salinità e residuo fisso. COD, BOD e TOC. Analisi microbiologica. Principali trattamenti delle acque industriali. Trattamenti terziari e cenni sui trattamenti di ossidazione avanzata per la rimozione di inquinanti emergenti dalle acque. Addolcimento e demineralizzazione. Sterilizzazione. Impianti di depurazione.

6. MATERIALI PER L’INDUSTRIA

Materiali metallici: struttura e proprietà. Acciai e leghe metalliche. Diagramma di stato Fe-C. Corrosione metallica. Acciaieria e sostenibilità: green steel. Tecnologie di protezione dalla corrosione. Materiali non metallici: ceramici, vetri, polimeri. Proprietà meccaniche dei materiali con esercizi di calcolo. Curve stress/strain. Resilienza, duttilità, malleabilità, tenacità.

7. ESEMPI DI PRODUZIONI E FORMULAZIONI DELLA CHIMICA INDUSTRIALE

Detergenti. Fertilizzanti. Leganti aerei ed idraulici. Principi di tecnologia delle formulazioni.

1. Appunti delle lezioni del docente in formato pdf 

2. Fabrizio Cavani et al. - Fondamenti di Chimica industriale - Zanichelli (Ed. Aprile 2022)

 Esami orali con esercitazioni numeriche, che valuteranno in particolare la conoscenza dei contenuti, la capacità espositiva e di sintesi e le competenze specifiche.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le normative lo consentissero e le condizioni lo dovessero richiedere.

L’industria chimica. Chimica di base e chimica fine. La chimica italiana nel contesto europeo e mondiale. Problematiche generali di un processo industriale. Diagrammi di processo.

Termodinamica e cinetica di un processo. Catalizzatori. Conversione, Selettività, Resa. Processi continui e discontinui.

Petrolio e gas naturale: origine e composizione. Caratteristiche e classificazioni di un grezzo. Giacimenti e tecnologie di prospezione e perforazione. Frazioni del petrolio. Raffinazione e principali prodotti di raffineria. Carbone:  struttura e tipi di carbone. Distillazione secca. Produzione di gas di sintesi. Biomasse: origine ed applicazioni. Prodotti primi: produzione di olefine e syngas.

Proprietà dell’acqua. Il ciclo dell’acqua. Classificazione ed analisi. Requisiti ed usi dell’acqua per l’industria e per l’alimentazione umana. Principali trattamenti delle acque industriali.

Materiali metallici: struttura e proprietà. Acciai e leghe metalliche. Diagramma di stato Fe-C. Corrosione metallica. Materiali non metallici: vetri, ceramici, leganti aerei ed idraulici.

Fonti ed effetti di emissioni nocive. Principali inquinanti atmosferici. Trasformazioni in atmosfera. Smog fotochimico. Effetto serra. Piogge acide. Buco dell’ozono. Motori ed inquinamento. Motori a benzina, diesel, ibridi.

Detergenti. Fertilizzanti.