Appunti Processi chimici industriali

Certo, sì. Quindi se voi aumentate la quantità di acqua sotto, e la K resta costante, cosa deve

modificarsi? Il numeratore. Per modificarsi il numeratore, si dovrà modificare la quantità di CH4.

Sì. Che dovrà diminuire. Giusto? Sì, sì. Quindi di fatto io, quello che vado a fare, vado a definire

anche quello che è il reagente più pregiato che sto mettendo dentro, e in qualche modo cerco di

consumarli il più possibile, se poi ho difficoltà, per esempio, a fare un reciclo. Quindi devo andare a

valutare anche questi aspetti. Ancora, altri esempi. Molte reazioni, se le faccio avvenire in tempi

molto brevi, ottengo dei miei prodotti. Via via che il tempo di permanenza all'interno del reattore

aumenta, io vado a modificare la distribuzione dei prodotti, perché magari io sto andando a

raggiungere quello che è l'equilibrio termodinamico, che è l'equilibrio termodinamico che magari

mi porta alla formazione, per esempio, di CO2 acqua. Ma io non voglio CO2 acqua. Io voglio

qualche intermedio, quindi le reazioni come le vediamo noi, qua devo fare un passo indietro, le

reazioni come le vediamo noi, quindi quando io scrivo, ad esempio, CH4 più H2O, che mi dà CO

più 3H2, quella in realtà è una reazione complessiva. Non è la reazione così come avviene nella

realtà. Perché come avviene nella realtà, avviene attraverso tante semi-reazioni, tanti step di

reazione, molto più complessi. Che io non vedo, perché quando scrivo la stigometria così, non li

vedo questi step di reazione, ma poi nella realtà ci stanno. E quindi magari c'è uno step di reazione,

un intermedio, una fase della reazione, in cui io sto producendo dei prodotti che sono più utili. E

quindi a questo punto che devo fare? Devo cercare di far sì che la reazione avvenga per tempi

sufficientemente brevi in modo tale che questi prodotti che io sto ottenendo, non si convertono

ulteriormente. Quindi il tempo di residenza spesso ha una grossa importanza in questi miei processi.

Esempio? Reazione di cracking. Cracking del... Dei cracking lo devo fare, non lo so. Cracking

anche di paraffine a lunga catena. Se la reazione di cracking io la faccio per tempi brevi, ottengo dei

prodotti che saranno C4, C7 e così via. No, C4, C8 e così via. Se io mantengo questo arcano a lungo

dentro alla mia camera di reazione, che succede? Che le reazioni di cracking continuano a

proseguire. Proseguo, proseguo, proseguo e cosa ottengo? Alla fine? Ottengo COC. Quindi il tempo

di permanenza all'interno del reattore diventa fondamentale perché per lunghi tempi di permanenza

io arrivo sempre alla formazione di COC, per brevi tempi di permanenza io arrivo alla formazione

di intermedi che sono delle molecole più corte. E questo, purtroppo, questo fenomeno avviene sia in

presenza dei catalizzatori sia in assenza dei catalizzatori. Quindi di fatto è un qualche cosa che è

indipendente da tutto. Poi, ovviamente, io posso utilizzare un catalizzatore. Il catalizzatore che

funzioni può avere? Può avere due tipi di funzioni il catalizzatore. La prima funzione è quella di

accelerare la reazione. La seconda utilizzo del catalizzatore è quello di andarmi a migliorare la

selettività verso un determinato prodotto. Quindi, che cosa vuol dire? Che se io ho, ad esempio, una

reazione in cui i reagenti si possono trasformare in una serie di prodotti, a seconda dello step su cui

va a girare il catalizzatore, io posso o aumentare le conversioni ma con scarso risultato sulle resi

finali, oppure posso andare a migliorare la resa in un determinato prodotto rispetto ad altri prodotti.

Le informazioni, molte delle informazioni di cui stiamo parlando sono spesso già disponibili in

letteratura. Quindi, di fatto, io ho molte di queste informazioni e le posso trovare attraverso una

ricerca più breve della Fima Curata. Spesso, quello che va in genere accertato nelle condizioni di

utilizzo reali è l'identificazione di tutti quelli che possono essere i prodotti collaterali, cioè i

sottoprodotti della reazione. Perché sono importanti questi sottoprodotti di reazione? Questi

sottoprodotti di reazione sono importanti perché poi mi possono mi possono andare in qualche

modo a complicare il riciclo dei reagenti nel caso in cui questi vengono consumati pochi, poco,

oppure appunto un sottoprodotto che magari in laboratorio io non lo vedo perché sono quantità

molto piccole e poi col tempo può andare ad accumularsi e quindi mi può andare a generare altre

reazioni indesiderabili. Un'altra decisione molto importante che va fatta quando si sceglie quando si

sta facendo la progettazione di un processo di un nuovo impianto di un nuovo processo di

produzione è se devo andare a realizzare il processo in continuo oppure in mezzo. La scelta di base

è sulla capacità. Se le capacità sono molto alte io normalmente uso un processo in continuo. Se le

capacità sono piuttosto basse quindi minore per esempio di un milione di tonnellate all'anno allora il

processo in batch può essere la scelta migliore. Ancora se io voglio effettuare più operazioni

all'interno della stessa apparecchiatura oppure voglio andare a utilizzare le stesse apparecchiature

per più prodotti allora in questo caso la scelta è obbligata verso il processo in batch. Un'altra

situazione che devo fare è quella del mercato. Se il mercato è un mercato stagionale oppure se

stiamo parlando di prodotti con una breve vita in entrambi questi casi tanto nel mercato stagionale

quanto nel mercato con una breve vita utile può essere conveniente effettuare utilizzare un prodotto

batch. Nel caso del prodotto stagionale bisogna valutare accuratamente questo perché? Perché il

prodotto stagionale vediamo per esempio l'industria alimentare l'industria alimentare è un'industria

altamente stagionale perché i pomodori io li trovo soltanto in un determinato periodo dell'anno la

barbapitola zucchero io la trovo soltanto in un determinato periodo dell'anno e così via. Quindi che

cosa vuol dire? Vuol dire che questa, per esempio i pomodori verranno lavorati da giugno fino a

ottobre da giugno a settembre e dopodiché gli impianti vengono utilizzati giusto? Ma, d'altra parte

se io devo andare a lavorare tutti i pomodori in un periodo piuttosto restretto dell'anno significa che

devo avere anche impianti piuttosto grandi perché via via che il pomodoro arriva io lo devo andare

a lavorare Adesso qual è il problema di una di questa filosofia? Il problema di questa filosofia è che

io ho impianti che sono sovradimensionati rispetto a una produzione che si fosse spalmata sul corso

dell'anno e ovviamente il costo dell'impianto è molto più alto Cosa si può pensare di fare? Quindi

bisogna valutare se è possibile o no Si può pensare di fare un pretrattamento iniziale che è su base

stagionale quindi via via che mi arriva il prodotto io faccio questo pretrattamento Poi vado a

magazzinare il pretrattato nei serbatori e quindi vado a trattare questo pretrattato tutto l'anno per

ottenere il prodotto finito Questo mi consente in qualche modo di avere una migliore utilizzazione

degli impianti e un minore costo minore costo del piantistico perché ovviamente gli impianti

possono essere di dimensioni molto più ridotte Quindi diciamo nei prodotti con breve vita utile

ovviamente non c'è dubbio di utilizzare un processo batch nei prodotti stagionali la cosa va valutata

se conviene se posso avere un intermedio stabile in questo caso potrei avere un sistema semi-batch

cioè una parte batch e una parte continua oppure anche in questo caso andare tutto sul batch

Problemi operativi è una reazione molto lenta oppure si lavora i slarri quindi ci sono grossi

problemi in movimentazione o anche problemi dell'abilità di sporcamento l'abilità di sporcamento

che per esempio è una problematica che si ha spesso negli impianti di polimerizzazione dove il

polimero tende a dare delle croste sulle superfici e quindi mi può creare dei problemi Processo

continuo abbiamo a che fare con il processo discontinuo il processo discontinuo abbiamo detto è

tutto sommato abbastanza simile a quello di un processo di laboratorio quindi gli step sono gli stessi

di quelli che si hanno in laboratorio mentre in un processo continuo la scelta dell'apparecchiatura è

molto più complessa e quindi bisogna scegliere le unità necessarie identificare le possibili

alternative anche di sequenza di operazioni elenco le variabili di progetto principale stime le

condizioni del processo finale definizione delle migliori opzioni di processo qui stiamo parlando di

un processo discontinuo in realtà anche in semi continuo in questo caso appunto vanno scelte anche

quelle che sono le unità da fare che devono essere gestite in continuo e quelle in discontinuo se ci

sono più step che possono essere condotte in una singola apparecchiatura oppure è più conveniente

utilizzare apparecchiature diverse per i diversi step se può essere vantaggioso utilizzare più meta-

batch in parallelo e poi appunto la necessità di serbatoi intermedi serbatoi intermedi che hanno

vantaggi e svantaggi utilizzare un serbatoio intermedio mi consente di spincolare il processo a

monte da quello a palle quindi se io ho un problema sul processo a palle posso avere il tempo di

risolvere questo problema ma lasciare tutto quello che a monte funzioni normalmente senza senza la

presenza di un serbatoio intermedio io sarei costretto a interrompere tutta la produzione d'altra parte

la presenza di serbatoi intermedi oltre a quello che può essere il costo del serbatoio che in realtà non

è così alto il costo del serbatoio ma oltre al costo del serbatoio io vado a aumentare quello che è

l'inventario dei prodotti che si trovano all'interno della mia azienda cosa vuol dire l'aumentare

dell'inventario aumentare la quantità di prodotti che si trovano all'interno della mia azienda e questo

mi può comportare problemi dal punto di vista della sicurezza e quindi magari anche dal punto di

vista di assicurazioni e di procedure da sviluppare all'interno dello stabilimento per poter gestire

queste eventuali emergenze Step 2 quindi Implicit Output è necessario purificare la corrente di

alimentazione prima che si entri nel processo questo è un aspetto piuttosto importante anche qui vi

ho detto a livello industriale normalmente la purezza dei reagenti non è alta come quella che io ho

elaborato poi però in molti casi questo non ci creeranno questi problemi ma esistono dei casi in cui

invece questa purezza deve essere estremamente elevata lo stesso un esempio tipico sono le reazi