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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 052735 - SICUREZZA DEI PROCESSI DISCONTINUI + SICUREZZA DEI REATTORI DISCONTINUI
  • 052731 - SICUREZZA DEI REATTORI DISCONTINUI
Docente Copelli Sabrina
Cfu 5.00 Tipo insegnamento Modulo Di Corso Strutturato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (347) INGEGNERIA CHIMICA*AZZZZ096131 - SICUREZZA DEI REATTORI DISCONTINUI
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (422) INGEGNERIA DELLA PREVENZIONE E DELLA SICUREZZA NELL'INDUSTRIA DI PROCESSO*AZZZZ052735 - SICUREZZA DEI PROCESSI DISCONTINUI + SICUREZZA DEI REATTORI DISCONTINUI
096131 - SICUREZZA DEI REATTORI DISCONTINUI
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (472) CHEMICAL ENGINEERING - INGEGNERIA CHIMICA*AZZZZ096131 - SICUREZZA DEI REATTORI DISCONTINUI

Obiettivi dell'insegnamento

L’obiettivo del corso è quello di fornire gli elementi di base per la definizione delle condizioni di funzionamento sicuro e produttivo dei reattori discontinui; l’importanza di questa tipologia di reattori è legata al fatto che gran parte delle attività delle aziende chimiche italiane ed europee riguardano la produzione di limitate quantità di un gran numero di prodotti differenti (es., mezzi di contrasto, principi attivi, additivi, ...). Gli impianti utilizzati per queste produzioni sono costituiti principalmente da reattori discontinui (e.g., reattori Batch, BR; Semi-Batch, SBR) che presentano, dal punto di vista della sicurezza, alcune peculiarità rispetto ai più noti reattori continui (e.g., Continous Stirred Tank Reactor, CSTR; Plug Flow Reactor, PFR) utilizzati nel mondo della petrolchimica.


Risultati di apprendimento attesi

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

- sarà in grado di scrivere e risolvere il modello matematico di un reattore discontinuo controllato;

- classificare i processi chimici condotti in reattori discontinui secondo la relativa classe di rischio;

- utilizzare la calorimetria di reazione per effettuare studi di stabilità termochimica;

- analizzare e ricostruire le cause di incidenti rilevanti che hanno coinvolto reattori discontinui.


Argomenti trattati

Il programma del corso Sicurezza dei reattori discontinui è coordinato con quello del corso Sicurezza dei processi discontinui, così che i due corsi integrati forniscano una panoramica completa delle problematiche inerenti la sicurezza dei processi e dei reattori discontinui.

I contenuti del corso (organizzato in sei moduli) sono riassunti di seguito.

Modulo 1: Reattoristica e cinetica in reattori omogenei non stazionari. Struttura di un’azienda chimica a rischio di incidente rilevante, con particolare riferimento ai fattori di rischio presenti nella zona della produzione. Richiami di cinetica chimica applicata ai reattori omogenei operanti in regime non stazionario: identificazione dello schema cinetico; problemi di selettività e resa; gestione delle reazioni indesiderate; modellazione e controllo di BR e SBR; modellazione e controllo di CSTR e PFR in fase di start-up e shut-down. Richiami sulla stabilità termica di sistemi reagenti complessi omogenei in reattori non stazionari: runaway termico.

Modulo 2: Criteri di Identificazione delle frontiere di Runaway e Ottimizzazione di processo in reattori industriali. Identificazione delle frontiere di runaway: illustrazione delle principali teorie sull'identificazione delle frontiere di runaway. Breve panoramica storica (dagli inizi del 1900 ad oggi) della definizione delle condizioni operative sicure e produttive (in scala industriale) per reattori discontinui e continui (fase di avviamento e stazionario).

Modulo 3: Calorimetria applicata allo studio dei sistemi reagenti industriali. Principali metodi calorimetrici atti a caratterizzare la stabilità termochimica di sostanze e/o sistemi reagenti (DSC; ARC; C80; PHI-TEC II; RC1) nelle condizioni tipiche del funzionamento di un impianto industriale (sia normali, sia di emergenza). Interpretazione dei risultati sperimentali per la definizione dello schema cinetico di un sistema reagente complesso omogeneo.

Modulo 4: Applicazione pratica: studio della cinetica e scale-up di processo. Esempio pratico: scale-up processo di produzione 4-Cl-BTF - criticità termochimiche nei reattori discontinui eterogenei (L-L)

Modulo 5: Tecniche per l’identificazione dei pericoli in impianti discontinui. Illustrazione della tecnica di identificazione dei pericoli “Analisi di Operabilità Ricorsiva” e sua applicazione ad impianti discontinui. Applicazione ad un caso studio.

Modulo 6: Illustrazione e ricostruzione critica di incidenti reali (modulo esercitazioni). Illustrazione (anche attraverso la visione di video) della dinamica di incidenti realmente verificatisi in aziende chimiche; ricostruzione dettagliata delle cause dell’evento incidentale avvalendosi delle metodologie illustrate nei moduli precedenti.

Il materiale didattico consiste nelle slide proiettate durante le lezioni del corso. Per approfondimenti si possono consultare i testi riportati nella bibliografia.

Prerequisiti

E' consigliata una conoscenza approfondita dell'analisi matematica (risoluzione numerica di equazioni differenziali ordinarie). E' necessaria inoltre una conoscenza adeguata della termodinamica e della cinetica.


Modalità di valutazione

Esiste un solo esame finale, che accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova orale della durata di circa 20 minuti.
La prova orale si compone di tre differenti tipologie di quesiti tesi ad accertare: 1) capacità di presentare in modo completo un argomento (o parte di un argomento) trattato nel corso; 2) capacità di rispondere in modo sintetico e preciso ad una richiesta specifica; 3) capacità di utilizzare le conoscenze e le abilità acquisite al fine di analizzare problematiche non trattate esplicitamente nel corso.
Per ciò che concerne la prima tipologia di quesito, allo studente viene chiesto di parlare per circa 10 minuti (senza interruzioni) di un argomento trattato durante il corso.
Per ciò che concerne la seconda tipologia di quesito, allo studente viene proposto di rispondere in modo rapido e conciso (meno di 5 minuti) ad una domanda relativa ad una problematica affrontata nel corso. Vengono in tal modo testate le capacità di sintesi dello studente contestualmente alla capacità di entrare nel vivo di un argomento evitando inutili divagazioni.
Infine, per ciò che concerne la terza tipologia di quesito, allo studente viene chiesto di analizzare una problematica non esplicitamente oggetto del corso ma che presenta notevoli analogie (sia dal punto di vista tecnico sia funzionale e procedurale) con ciò che è stato diffusamente trattato. Lo studente deve essere in grado di individuare le analogie con problematiche già da lui conosciute e deve quindi formulare delle ipotesi relative alla soluzione del problema proposto.
Nella valutazione complessiva dell’esame orale tutte e tre le tipologie di quesito presentano lo stesso peso (con riferimento ad una valutazione in trentesimi: 8/30). A completamento della valutazione vengono aggiunti 6/30 da attribuire alle proprietà di linguaggio (utilizzo di terminologia corretta e capacità di formulare frasi precise, logiche e grammaticalmente corrette).


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaA. Varma, M. Morbidelli and H. Wu, Parametric Sensitivity in Chemical Systems, Editore: Cambridge University Press, Anno edizione: 1999
Risorsa bibliografica facoltativaF. Stoessel, Thermal Safety of Chemical Processes: Risk Assessment and Process Design, Editore: Wiley-VHC Verlag GmbH, Anno edizione: 2008

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
32:30
48:45
Esercitazione
17:30
26:15
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 50:00 75:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
11/08/2020