Obiettivi e contenuti del corso

Questo insegnamento si propone di approfondire le tematiche relative alle tecnologie e ai processi dell'industria petrolifera. Il corso è diviso in una prima parte dove si affronterà il downstream del petrolio che comprende l'insieme dei processi di trasformazione del petrolio (raffinazione) allo scopo di ottenere i prodotti derivati destinati al commercio, alla distribuzione e alla vendita. Nella seconda parte del corso si illustra l'upstream, che comprende i processi operativi da cui ha origine l'attività di produzione del petrolio, che comprendono l'esplorazione, la perforazione e l'estrazione del greggio.

Le tematiche affrontate nel corso sono di grande interesse sia per l'ingegneria chimica, che per l'ingegneria della prevenzione e della sicurezza. La prima parte del corso infatti tratta tutte le operazioni di raffineria, che ha rappresentato l'industria trainante dell'ingegneria chimica nello scorso secolo. I processi di raffineria vengono illustrati nella loro completezza riportando agli studenti tutte le analogie con i corsi fondamentali di termodinamica, cinetica, fenomeni di trasporto, impianti, catalisi e chimica industriale. In parallelo, particolare attenzione per ogni singolo processo viene data agli aspetti di sicurezza industriale (di primaria importanza in una raffineria) e di prevenzione.

Se da un lato il downstream viene utilizzato come Esempio dello sviluppo dell'ingegneria chimica e della prevenzione e sicurezza (si tratta di processi ormai ben consolidati), dall'altro l'upstream dà la possibilità di trattare argomenti di grande interesse, per entrambi i corsi di ingeneria, ancora in fase di grande sviluppo che occupano un numero considerevole di ingegneri. L'evoluzione dell'ingegneria dei processi di esplorazione e perforazione sarà dettagliata insieme ad una overview su tutti i processi di estrazione del greggio, anche assistita, che guardano sempre più all'ottimizzazione dello sfruttamento delle risorse energetiche con particolare attenzione alla sicurezza e alla continua riduzione dell'impatto ambientale.

Descrizione degli argomenti trattati

1. Downstream

Dopo un veloce cenno al petrolio come fonte energetica, a dati statistici, alla chimica fisica del petrolio, alle caratteristiche e ai prodotti ottenibili, si passa ad illustrare i processi di raffinazione illustrando i tipi di raffinerie e la sequenza delle operazioni di raffinazione, ad un'analisi dello schema di lavorazione in relazione al tipo di grezzo e alla domanda di mercato. Si illustreranno poi i processi di raffineria: trattamenti primari; dissalatura; distillazione del grezzo: l'unità atmosferica, l'unità sotto vuoto; i pocessi termici: visbreaking e coking; i processi catalitici: reforming, isomerizzazione, cracking catalitico a letto fluido, a letto mobile, a letto trascinato; l'alchilazione e la polimerizzazione; l'hydrotreating e la desolforazione; le lavorazioni a lubrificanti; la produzione di idrogeno; le unità di trattamento gas; l'abbattimento gas acidi; il recupero dello Zolfo e i processi di depurazione.

Alla fine di questa prima parte di corso (indicativamente 45 ore) sono previste due uscite didattiche: la prima in raffineria e la seconda in un impianto di lavorazione di prodotti petroliferi (lubificanti, polimeri, etc...). Le uscite didattiche hanno l'importante obiettivo di vedere sul campo quanto presentato a lezione, oltre che portare futuri ingegneri a confrontarsi con la realtà degli impianti di produzione.

2. Upstream

La seconda parte di corso (indicatiamente 45 ore)  sarà divisa nei tre processi di esplorazione, perforazione ed estrazione. Le prime due tematiche verranno trattate sia con lezioni frontali che con seminari tenuti da esperti nel campo, che porteranno esperienze lavorative personali. L'obiettivo è quello di portare agli studenti esempi pratici di processi di esplorazione e perforazione per i quali non si possono organizzare uscite didattiche. Per i processi di estrazione le lezioni frontali e i seminari a tema (ottimizzazione della produzione, trasporto greggio, diminuzione della produzione di acqua, etc...) verranno affiancate da facoltativi esperimenti di laboratorio sulla produzione assistita di greggio.

Gli argomenti di questa seconda parte di corso saranno anche oggetto di proposte di tesi di tirocinio e laurea magistrale, nonchè di tesi di Dottorato di Ricerca.

Il corso è sviluppato in un semestre ed articolato in lezioni, seminari, esercitazioni in laboratorio ed uscite didattiche. L'esame consisterà in una relazone finale seguita da colloquio orale sugli argomenti sviluppati durante il corso.