Tecnologie chimiche industriali - Traccia 2012

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.