Tecnologie chimiche e industriali, Principi di Automazione e di Organizzazione industriale

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Seconda prova scritta

M417 - Esame di Stato di Istituto Tecnico Industriale

Corso di ordinamento

Indirizzo: Chimico

Tema di: Tecnologie chimiche industriali, principi di automazione e di organizzazione industriale

(Testo valevole per i corsi di ordinamento e per i corsi sperimentali del Progetto “SIRIO-CHIMICO”)

Il candidato realizzi il disegno dello schema descritto nel primo quesito e, a sua scelta, risponda a due degli altri tre proposti.

1) Reattore discontinuo ben agitato

In un “reattore discontinuo ben agitato” (well stirred tank reactor) un liquido reagisce con un gas grazie ad un catalizzatore allo stato solido, finemente suddiviso, disperso nella massa liquida.

Il liquido, già miscelato con il catalizzatore, viene introdotto nel reattore durante la preparazione della reazione.

Successivamente il reattore viene portato alla temperatura di reazione con un circuito di riscaldamento alimentato da vapor d’acqua.

Infine il gas gorgoglia nel liquido durante tutto il tempo di svolgimento della reazione stessa.

Un agitatore rotante mantiene in sospensione il catalizzatore oltre a favorire la dispersione delle bolle di gas nel liquido.

La reazione, esotermica, viene condotta a pressione superiore a quella atmosferica ed è mantenuta a temperatura costante con un circuito di refrigerazione alimentato con acqua.

Il prodotto che si forma rimane liquido alla temperatura di esercizio della reazione.

Al termine di essa il contenuto del reattore viene inviato alla filtrazione (filtro pressa) per separare e recuperare il catalizzatore.

Il prodotto liquido procede verso altre lavorazioni senza essere refrigerato.

Il candidato, tenendo presente le caratteristiche dell’operazione proposta, disegni lo schema dell’impianto, completo delle apparecchiature accessorie (pompe, valvole; serbatoi ecc.), e delle regolazioni automatiche principali, seguendo per quanto possibile la normativa Unichim.

2) Refrigerazione del prodotto organico

Il prodotto organico uscente dal fondo di una colonna di rettifica continua viene refrigerato prima di essere inviato allo stoccaggio.

I dati sono i seguenti:

• a) La portata di liquido L = 0,45 kg/s
• b) Il suo calore specifico Cp = 2,3 kJ/(kg °C)
• s
• c) La sua temperatura iniziale Ti = 115 °C
• d) La sua temperatura finale Tf = 35 °C
• e) La temperatura iniziale dell'acqua di raffreddamento Ta = 21 °C
• i
• f) La temperatura finale dell’acqua Ta = 85 °C
• f
• g) Il calore specifico dell'acqua CP = 4,18 kJ/(kg °C)
• a 2 °C)
• h) Il coefficiente globale di scambio termico Utot = 1,5 kW/(m