INFORMAZIONI SU

Processi chimici per l'energia e l'ambiente

Programma dell'insegnamento di Processi chimici per l'energia e l'ambiente - cdl magistrale in Ingegneria per l'Ambiente e l'Energia - Integrato con Fundamentals of Chemical Reaction Engineering

Docente

prof. Carla de LEITENBURG

Crediti

6 CFU

Obiettivi formativi specifici

Il corso si propone di affrontare le problematiche chimiche correlate alla produzione di energia: verranno approfonditi i processi relativi alla filiera di produzione e di utilizzo di carbone, petrolio e gas naturale così come quelli relativi alla produzione di idrogeno da combustibili fossili e all'utilizzo di biomasse. Al termine del corso gli studenti dovranno inoltre possedere una conoscenza sistematica delle principali proprietà di interesse tecnologico dei diversi combustibili solidi, liquidi e gassosi impiegati industrialmente in relazione alle problematiche connesse alle emissioni di inquinanti.

Competenze acquisite

- Ruolo e caratteristiche dei processi chimici di interesse per il settore energetico
- Trasformazioni delle materie prime energetiche
- Filiere di produzione di idrogeno da combustibili fossili
- Produzione di carburanti sintetici e di additivi antidetonanti

Programma

Introduzione a problematiche energetiche: Energia, combustibili, richiesta, produzione e relazioni. (2 ore)
Elementi di chimica organica: Idrocarburi: metano e reattività. Principali idrocarburi e loro proprietà: alcani, alcheni e alchini. Principali caratteristiche di: idrocarburi aromatici, cicloalifatici, alcoli, aldeidi, chetoni, eteri, esteri. Principali caratteristiche di: acidi carbossilici, fenoli,  alogenoderivati, azoto e chimica orrganica: ammine, amidi, zolfo e chimica organica (mercaptani e acidi solfonici e solfinici) eterociclici e carboidrati; polimeri (sintetici e naturali). (8 ore)
Elementi di combustione: Temperatura adiabatica di fiamma, Potere calorifico inferiore e superiore per combustibili solidi, liquidi e gassosi; aria teorica. Eccesso d'aria per la combustione, diagrammi di Ostwald. Combustibili solidi: processo di carbonificazione, classificazioni. (3 ore)
Combustibili solidi: Combustibili solidi: processo di carbonificazione, classificazioni. Caratterizzazione e classificazione dei Carboni. (7 ore)
Petrolio: Caratteristiche. Raffinazione: topping. Distillazione sotto vuoto. Hydrotreating. Processi di Isomerizzazione e polimerizzazione. Processo di alchilazione. Cracking: termodinamica e cinetica. Meccanismo e catalisi. Steam cracking: produzione di olefine. Hydrocracking. Reforming delle benzine. Benzina riformulata: MTBE. (15 ore)
Combustibili gassosi: Gassificazione di carbone: termica e catalitica, impianti. Produzione di idrogeno. Produzione di idrogeno: Ossidazione parziale in difetto di ossigeno. Steam reforming. Reazioni coinvolte e termodinamica. Steam reforming. Processo industriale: SR primario, SR secondario, WGSR LT, metanazione. (7 ore)
Combustibili sintetici e alternativi: Processo Fischer-Tropsh: selettività, meccanismo e processo industriale. Processo di sintesi del metanolo: termodinamica e cinetica. Processo di sintesi del metanolo: selettività, catalizzatori e sintesi industriale. Processi di sintesi di idrocarburi da metanolo: MTG (methanol to gasoline), MTO (methanol to gasoline). Biocarburanti: l'etanolo (materie prime e produzione). (8 ore)

Bibliografia

- J.A. Moulijn, M. Makkee, A Van Diepen: Chemical Process Technology, John Wiley  Sons (2001)
- C.H Bartholomew e R.J. Ferrato: Fundamentals of industrial catalytic processes 2nd Ed., AICHE, Wiley –INTERSCIENCE, John Wiley and Sons, Inc. 2006
- Handbook ofAlternative Fuel Technologies, S. Lee, J. G. Speight, S. K. Loyalka, CRC Press, 2007
- Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed
- E. Mariani Chimica Industriale ed Applicata Ed. UTET (Torino)
- G. Natta, I. Pasquon e P. Centola: Città Studi s.c.r.l., Milano Principi della Chimica Industriale 1.Applicazioni della termodinamica alle reazioni della grande industria 2.Catalisi e cinetica applicata alle reazioni della grande industria.
- I. Pasquon: Chimica Industriale Città Studi s.c.r.l., Milano
- M.V. Twiggs: Catalyst Handbook Wolfe Publishing Ltd
- A. Girelli, L. Matteoli, F. Parisi Trattato di Chimica Industriale ed Applicata, vol. 1 e 2 Zanichelli, Bologna
- Handbook of Heterogeneous Catalysis vol. 4, Wiley, Ed. G. Ertk, H. Knözinger, J. Weitkamp 1997

Modalità d'esame

Prova orale