Tecnologie chimiche industriali - Traccia 2012

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Seconda prova scritta

Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca

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”)

Il candidato esegua il disegno dello schema descritto nel primo esercizio e, a sua libera scelta, risponda a due degli altri tre quesiti proposti.

1) Stripping di una miscela di composti organici

Si vuole sottoporre a stripping una miscela di composti organici per recuperare le frazioni volatili dal solvente altobollente. Tutti i componenti la miscela sono immiscibili con l’acqua e hanno una densità inferiore a quella dell’acqua.

La colonna di stripping opera a pressione di poco superiore a quella atmosferica. Si utilizza vapore d’acqua surriscaldato che entra nella parte inferiore della colonna. La miscela da strippare, opportunamente preriscaldata, entra in testa alla colonna.

I vapori che escono dalla testa della colonna passano in un condensatore dove sono condensati totalmente, utilizzando acqua industriale di raffreddamento. Dal condensatore, il condensato passa a un serbatoio che agisce da decantatore per separare i composti organici, inviati ad ulteriori lavorazioni, dalle condense di processo, che si avviano all’impianto di depurazione.

Il solvente organico altobollente, non vaporizzato, si scarica dal fondo colonna ed è stoccato opportunamente, previo raffreddamento.

Il candidato disegni lo schema di processo dell’operazione proposta, completo delle apparecchiature accessorie (pompe, valvole, serbatoi, ecc.) e delle regolazioni automatiche principali, prevedendo gli eventuali recuperi termici ritenuti necessari e seguendo per quanto possibile le norme UNICHIM.

2) Rettifica continua di una miscela bicomponente

Una miscela bicomponente, la cui composizione è x = 0,56, è sottoposta a rettifica continua.

Si ottiene un distillato di composizione x_D = 0,98 e un prodotto di fondo di composizione x_W = 0,05. Le composizioni sono espresse come frazione molare del componente più volatile.

La portata della miscela è F = 3,5 mol/s ed entra in colonna allo stato liquido e alla temperatura T_F = 122 °C. Il distillato esce dall’accumulatore di riflusso alla temperatura T_D = 88 °C e il prodotto di coda lascia il ribollitore alla temperatura T_W = 144 °C.

Si opera con un rapporto di riflusso effettivo R = 1,45 e nel condensatore di testa si sottrae solo calore latente. Per tutte le composizioni della miscela il calore latente è ΔH_V = 34 kJ/mol.