Corso di laurea: Chemical engineering for industrial sustainability (Ingegneria chimica per la sostenibilita' industriale) Programmazione per l'A.A. 2022/2023

Prima legge e applicazioni,Gas ideale ed equazione adiabaticaSeconda legge,Diagrammi di stato,Combustione,Caldaie,Cicli a vapore,Cicli a gas,Motori a combustione interna,Cicli Inversi,Cicli criogenici,Pompe di calore,Impatto ambientale dei sistemi energetici,Trasferimento di calore,Scambiatori di calore,Sistemi energetici avanzati,Cogenerazione,Energie Rinnovabili

Dispense del Docente: Sustainable Energy Systems
Mehmet Kanoglu, Yunus A. Cengel Fundamentals And Applications Of Renewable Energy Macgraw hill 2019
Yunus A. Cengel , Michael A. Boles Thermodynamics: An Engineering Approach, Macgraw hill 2019
Dincer-Zamfirescu: Sustainable Energy Systems and applications.Springer 2011
Kanoglu- Cengel-Dincer: Efficiency evaluation of Energy Systems, Springer 2012
Alireza Bahadori: Pollution Control in Oil, Gas aand chemical Plants : Springer Verlag 2014

Introduzione alla chimica industriale. Processi chimici industriali per la raffinazione del petrolio. Petrolchimica e preparazione di prodotti organici di base. Produzione di gas di sintesi e prodotti da esso derivati. Catalizzatori e processi catalitici in fase eterogenea ed omogenea. Chimica industriale dei prodotti inorganici (zolfo, azoto e cloro). Produzione industriale di polimeri. Degradazione e stabilizzazione di materiali polimerici.

1. J.A. Moulijn, M. Makkee and A. Van Diepen, Chemical process technology, 2nd Edition; Wiley, 2013.

2. Jens Hagen, Industrial Catalysis: A Practical Approach, third Edition, Wiley-VCH 2015.

3. Lectures notes and additional supplementary didactic materials available on Studium.

4. Richard M. Felder, Ronald W. Rousseau, Lisa G. Bullard, Elementary Principles of Chemical Processes, 4th Edition, Wiley 2016

Viscosità e meccanismi di trasporto della quantità di moto. Bilanci microscopici di quantità di moto e distribuzione delle velocità in un moto laminare. Equazioni di variazione per sistemi isotermici. Distribuzione delle velocità con più di una variabile indipendente. Distribuzione della velocità in flusso turbolento. Transporto interfase per sistemi isotermi. Bilanci macroscopici per sistemi isotermi. Conducibilità termica e meccanismi di trasporto dell’energia. Bilanci microscopici e distribuzione delle temperature in un solido o in un fluido in regime laminare.Equazione di variazione per sistemi nonisotermici.Distribuzione delle temperature con più di una variabile indipendente. Transporto interfase per sistemi non-isotermi. Bilanci macroscopici per sistemi non isotermi. Diffusività e meccanismo di trasporto della massa. Distribuzione della concentrazione in un solido o in fluido in regime laminare. Equazioni di variazione per sistemi multicomponenti. Transporto interfase per sistemi multicomponenti. Bilanci macroscopici per sistemi multicomponente.Operazioni di uno stadio. Operazioni del trasferimento di massa. Relazioni delle fasi. Calcolo dello stadio di equilibrio. Operazioni multistadio.Introduzione alla reologia dei polimeri. Strumentazioni per la reologia.

Transport Phenomena, R.Byron, Warren E. Stewart, Edwin N.Lightfoot,Ed. John Wiley and Sons Ltd.
Principles of Unit Operations, Alan S. Faust, L.A. Wenzel, Curtis W. Clump, L. Maus, L.B.Andersen, Ed. Wiley International Edition.
Polymer and composite rheology, R.K.Gupta, Ed. Taylor & Francis Group.
Testo di supporto:4.Perry's Chemical Engineers' Handbook, Don Green, Robert Perry,Ed. McGraw-Hill.

1. Introduzione 2. Struttura atomica e legami interatomici 3. La struttura dei solidi cristallini 4. Imperfezione nei solidi 5. Diffusione 6. Proprietà meccaniche dei metalli e dei polimeri 7. Dislocazioni e meccanismi di indurimento 8. La rottura 9. La struttura dei polimeri 10. Caratteristiche, applicazioni e produzione dei polimeri 11. I materiali compositi 12. Materiali e ambiente: cenno ai cicli di vita dei materiali e al degrado dei materiali. 10. Tecniche di manifattura additiva (Stampa 3D).

Materials Science and Engineering, Callister, Ed. John Wiley & Sons, Inc
Materials Science of Polymers for Engineers, Tim A. Osswald and George Menges, Ed. Hanser.
Principles of Materials Science and Engineering, W.F. Smith, McGraw Hill

Applied MechanicsMechanisms and MachinesFrictionEfficiencyWearGearsFlexiblesBeltsBrakesMechanical vibrationsFree 1 DoFDamped 1 DoFForced 1 DoFApplications of forced 1 DoF systemsFree 2 DoFForced 2 DoFMatlabIntroduction to Matlab for EngineersExercisesExercises of the yearMatlabCourse Project

[1] BELFIORE N., DI BENEDETTO A. PENNESTRÌ E.- Fondamenti di Meccanica Applicata alle Macchine, II edizione, Casa Editrice Ambrosiana.

[2] E. PENNESTRÌ, Dinamica e Tecnica Computazionale, Vol. 1 & 2, CEA.

[3] JORGE ANGELES, Dynamic Response of Linear Mechanical Systems: Modeling, Analysis and Simulation, Springer.

[4] JORGE ANGELES, Fundamentals of Robotic Mechanical Systems- SPRINGER.

[5]Course notes of the lessons.

1.Chimica Verde e sostenibilità ambientale 2 LCA: Le origini e lo sviluppo. 3 Biomateriali 4 Biopolimeri 5 Processi di produzione dei polimeri. 6 Riciclo dei polimeri 7 Riciclo delle plastiche dal packaging. 8 Materiali polimerici compostabili. 9 Materiali Compositi. 10 Compositi Wood-plastic. 11 Membrane Technology. 12 Riciclo Carta

BIOPOLYMERS: REUSE, RECYCLING, AND DISPOSALMichael Niaounakis

Handbook of Biodegradable Polymers,Catia Bastioli

Compostable Polymer Materials,Ewa Rudnik

ITALIANO 1. DIAGRAMMI DI FLUSSO - C&R, vol. 6 – cap. 4 1.1 Introduzione 1.2 Presentazione dello schema di processo 1.3 Calcoli manuali dei diagrammi di flusso 1.4 Calcoli mediante software dei diagrammi di flusso 1.5 Programmi di simulazione allo stato stazionario 1.6 Programmi semmplici per la valutazione dei bilanci di massa

2 SEPARAZIONE ATTRAVERSO TRASFORMAZIONI BIOLOGICHE E PROCESSI FISICI (note dal docente) 2.1 Un esempio di trasformazione biologica. 2.2. Separazione per gravità semplice 2.3. Separazione migliorata mediante pacchi lamellari

3.SEPARAZIONE ATTRAVERSO COAGULAZIONE E FLOCCULAZIONE – (note dal docente); 3-1 Introduzione; 3-2 Caratteristiche delle particelle da separare; 3-3 Teoria della coagulazione; 3-4 dimenzionamento del processo di coagulazione; 3-5 Teoria della flocculazione; 3-6 Teoria del mescolamento; 3-7 Dimensionamento impianti di mescolamento; 3-8 Operatività e manutenzione;

4. ADSORBIMENTO - C&R, vol. 2 – cap. 17 5.1 Introduzione 5.2 La natura degli adsorbenti 5.3 Equilibrio in adsorbimento 5.4 Adsorbimento multicomponente 5.5 Adsorbimento da liquidi 5.6 Struttura degli adsorbenti 5.7 Apparecchiatura 5.8 Rigenerazione dell’adsorbente esausto

5. COLONNE DI SEPARAZIONE (DISTILLAZIONE, ASORBIMENTO ED ESTRAZIONE) – C&R, vol. 6 – cap. 11 5.1 Introduzione 5.2 Distillazione continua: descrizione del processo 5.3 Distillazione continua: principi di base 5.4 Variabili di progetto nel processo di distillazione 5.5 Metodi di progettazione per sistemi binari 5.6 Distillazione multicomponente: considerazioni generali 5.7 Distillazione multicomponente: metodi speditivi per determinare il numero di stadi ed i flussi 5.8 Sistemi multicomponenti: procedure di soluzione rigorose (metodi informatici) 5.9 Distillazione in batch 5.10 Efficienza della piastra 5.11 Dimenionamento di massima della colonna 5.12 Scambiatori a piatti 5.13 Progettazione idraulica della piastra 5.14 Colonne impaccate 5.15 Colonne ausiliarie 5.16 Solvente di estrazione (estrazione liquido-liquido)

6. PROCESSI DI SEPARAZIONE A MEMBRANA – C&R, vol 2 – cap. 8e note del docente 6.1 Introduzione 6.2 Classificazione dei processi a membrana 6.3 La natura delle membrane sintetiche 6.4 Equazione generale dei sistemi a membrana 6.5 Microfiltrazione 6.6 Ultrafiltrazione 6.7 Osmosi inversa 6.8 Moduli a membrana e la configurazione dell'impianto 6.9 Fenomeno di sporcamento della membrana 6.10 Elettrodialisi 6.11 L’osmosi inversa nell’impianto di trattamento delle acque 6.12 Pervaporazione 6.13 Membrane liquide 6.14 Separazione dei gas

7. LISCIVIAZIONE - C&R, vol. 2 – cap. 10 7.1 Introduzione 7.2 Trasferimento di massa in operazioni di lisciviazione 7.3 Apparecchiatura per lisciviazione 7.4 Lavaggio in controcorrente dei solidi 7.5 Calcolo del numero di stadi 7.6 Numero di stadi per il lavaggio in controcorrente mediante metodi grafici

Coulson & Richardson's Chemical Engineering, vol 6 – Chemical Engineering Design


Coulson & Richardson's Chemical Engineering, vol 2 - Particle Technology and Separation Processes


Dispense del docente (consegnate su chiavetta il primo giorno di lezione)

Modulo A

Concetti di teoria dell'elasticità, legge di Hooke, concetti di tensione e deformazione,Equilibrio di un corpo solido, azioni interne e reazioni vincolari. Isostatiche e iperstatiche. Sforzi assiali e tangenziali.Geometria delle masse e delle aree.Sollecitazioni di trazione/compressione, flessione, torsione e taglio. Il tensore degli sforzi. Tensioni principali e ideali.Travi inflesse, metodi per determinare sollecitazioni e deformazioni. Principio del lavori virtuali e funzioni di singolarità.Carico critico di Eulero.Fatica dei materiali.Sollecitazioni termiche. Viscoelasticità. Creep e rilassamento.Cenni di meccanica della frattura.Assi e alberi di trasmissione.Cenni sulla lubrificazione.



















Modulo B

Serbatoi in pressione
Sistemi per il trasporto di fluidi
Dispositivi per il trasferimento di calore
Approcci alla scelta dei materiali

Module A

Ferdinand Beer,Jr. Johnston, E. Russell,John DeWolf,David Mazurek,Mechanics of Materials, McGraw-HillRichard G. Budynas, Shigley's mechanical engineering design,McGraw-Hill Education



Module B

G. Towler, R. Synnott, Chemical Engineering Design: Principles,Practice and Economics of Plant and Process Design,,Butterworth-Heinemann, 2013
M.F. Ashby, Materials Selection in Mechanical Design,Butterworth-Heinemann, 2015

1. INTRODUZIONE AL CONTROLLO DI PROCESSI CHIMICI(Prof. Frasca)

Nozioni introduttive sul controllo. Obiettivi e vantaggi del controllo.

2. MODELLISTICA DI PROCESSI CHIMICI(Prof. Frasca)

Principi di modellistica. Equazioni di bilancio, procedure ed esempi. Linearizzazione

3. DINAMICA DEI PROCESSI(Prof. Frasca)

Trasformata di Laplace. Modelli ingresso-uscita. Funzioni di trasferimento. Diagrammi a blocchi. Risposta ai segnali canonici. Risposta a segnali arbitrari. Risposta armonica

4. COMPORTAMENTO DINAMICO DI PROCESSI TIPICI(Prof. Frasca)

Dinamica di sistemi del primo ordine. Dinamica di sistemi del secondo ordine. Dinamica di sistemi di primo ordine con ritardo. Poli dominanti

5. STABILITÀ(Prof. Frasca)

Il concetto di stabilità. Stabilità e posizione dei poli. Criteri per l’analisi della stabilità. Test di Routh. Criterio di Bode.

6. IDENTIFICAZIONE EMPIRICA DI PROCESSI CHIMICI(Prof. Frasca)

Introduzione. Procedure di costruzione di modelli empirici. Il metodo della curva di processo. Metodi di modellizzazione statistici.

7. CONTROLLORI PID(Prof. Frasca)

Il feedback. L’algoritmo PID. I modi proporzionale, integrale e derivativo. Il controllore PID. Metodi per il tuning di PID: tuning per le prestazioni dinamiche. Metodi per il tuning di PID: il metodo di Ziegler e Nichols a catena chiusa. Implementazione digitale di PID. Aspetti pratici dell’applicazione di PID.

8. METODI DI MIGLIORAMENTO DELLE PRESTAZIONI DEI PID A SINGOLO ANELLO(Prof. Frasca)

Principi generali. Controllo in cascata. Controllo feedforward.9. SENSORI E ATTUATORI PER PROCESSI INDUSTRIALI (Prof.ssa Gambuzza)

Caratteristiche principali dei sensori. Sensori di temperatura. Sensori di pressione. Sensori di flusso. Sensori di posizione. Caratteristiche principali degli attuatori. Valvole di regolazione.ESERCITAZIONI MATLAB(Prof. Frasca, Prof.ssa Gambuzza)

Esercitazioni MATLAB per gli argomenti trattati teoricamente.

1. T. E. Marlin, Process Control, McGraw Hill, 2nd Ed.

2 J. J. D’Azzo, C. H. Houpis, Linear control system analysis and design, McGraw Hill, 4th Ed.3 J. Fraden, Handbook of modern sensors, Springer.

Metallurgia di Processo

Materie prime e trattamenti preliminari - Metallurgia estrattiva



Metallurgia Fisica

Struttura dei metalli, difetti reticolari, deformazione plastica - Soluzioni solide - Fenomeni di diffusione - Trasformazioni di fase, nucleazione, solidificazione - Diagrammi di fase - Trasformazioni in fase solida, ricristallizzazione, precipitazione



Leghe Metalliche Ferrose e Non Ferrose

Sistema Fe-C e trattamenti termici degli acciai - Elementi di lega e effetti - Tipologie e proprietà degli acciai e delle ghise - Metalli e leghe non ferrose



Metallurgia Applicata

Caratterizzazione e analisi dei materiali metallici - Frattura - Fatica - Scorrimento viscoso - Corrosione e fenomeni di degradazione -Problematiche metallurgiche della manifattura additiva



Materiali e Sostenibilità Ambientale

Analisi del ciclo di vita dei materiali - Impatto ambientale della metallurgia estrattiva - Caratterizzazione ambientale e riciclo dei materiali metallici

1 - F.C. Campbell, Elements of Metallurgy and Engineering Alloys, ASM International, 2007

2 -A. Sili, Metallurgy, Associazione Italiana di Metallurgia, 2022

3 - P. Pedeferri, Corrosion Science and Engineering, Springer, 2018

4 - M.F. Ashby, Materials and the Environment, Butterworth-Heinemann, 2013



Testi alternativi (in italiano)

W. Nicodemi, Metallurgia, Zanichelli, 2007

A. Sili, Metallurgia, Associazione Italiana di Metallurgia, 2017

• Scorrimento viscoso ad alta temperatura, curve di creep, progettazione di componenti che lavorano ad alta temperatura: uso delle relazioni di Larson – Miller,

• Curve di propagazione instabile della cricca, coefficienti di sicurezza per componenti che lavorano ad alta temperatura.

• Cedimento sotto carico ciclico (fatica) in presenza alte temperatura e agenti aggressivi.

• Nucleazione e propagazione della cricca, fino alla frattura, stima della durata di un componente e sistemi di controlli sperimentali.

• Progettazione di componenti per l’industria chimica e requisiti ambientali.

Lettura di “Piping and Instrumentation Diagram”Metodologie per contrastare la corrosione



Progetto di linee per il trasporto di fluidi (pericolosi e non)



• collegamenti mediante flange,

• collegamenti mediante saldatura,

• valvole, scelta di valvole e sistemi di sicurezza.

• Uso di metodi tradizionali e di codici di calcolo dedicati per la progettazione di linee

• Problematiche per il controllo dello stato di sicurezza delle linee in esercizio, sistemi di controllo e analisi non distruttive.

. CND/NDT

• Valutazioni sul ripristino di parti di linea e completa sostituzione. Tensioni ideali per materiali fragili e duttili,

• Cedimento sotto carico costante.

• Recipienti e parti di elevato spessore: teoria generale, stati di sollecitazione dovuti alla pressione e alla temperatura, soluzioni costruttive per alte pressioni (forzamento, autofrettaggio).

• Progetto Recipienti secondo quadro normativo italiano, direttiva europea 97/23 PED sulle attrezzature a pressione, norma armonizzata EN 13445 (calcoli mediante logiche tradizionali e codici di calcolo FEM con confronto dei risultati, modelli solidi).

• Accettazione di componenti di corredo


API regulations on the use and maintenance of plants.
Development and study of materials in the field of sustainability.
Methodologies to counter corrosion.
RBI Risk Based Inspection Studium

Giovannozzi 2 ; Appunti Prof Bruno Atzori.

direttiva europea 97/23 PED sulle attrezzature a pressione, norma armonizzata EN 13445 (calcoli mediante logiche tradizionali e codici di calcolo FEM con confronto dei risultati, modelli solidi).

Materials and Sustainable Development Michael F. Ashby BH

Slide del corso