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Pag. 1/2 Sessione ordinaria 2012
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) 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) Una miscela bicomponente, la cui composizione è x = 0,56, è sottoposta a rettifica continua.
F
= 0,98 e un prodotto di fondo di composizione
Si ottiene un distillato di composizione x
D
x = 0,05. Le composizioni sono espresse come frazione molare del componente più volatile.
W
La portata della miscela è F = 3,5 mol/s ed entra in colonna allo stato liquido e alla temperatura
T = 122 °C. Il distillato esce dall’accumulatore di riflusso alla temperatura T = 88 °C e il
F D
prodotto di coda lascia il ribollitore alla temperatura T = 144 °C.
W
Si opera con un rapporto di riflusso effettivo R = 1,45 e nel condensatore di testa si sottrae solo
H
calore latente. Per tutte le composizioni della miscela il calore latente è = 34 kJ/mol e il
V
calore specifico è c = 0,165 kJ/(mol·°C).
p
Ipotizzando che le perdite termiche siano trascurabili, con i dati a disposizione il candidato
calcoli:
1. la portata del distillato e del prodotto di coda;
2. la portata del vapore di testa;
3. la potenza termica da sottrarre nel condensatore di testa;
4. la potenza termica da fornire nel ribollitore di coda.