CHIMICA INDUSTRIALE I

 Bilanci di materia e di energia e applicazioni ai processi chimici
            Principi di base e stechiometria industriale. L’equazione chimica generale, grado di avanzamento di una reazione, una variabile per i sistemi chimici reagente limitante.
Bilanci materiali. Principio di conservazione della massa. Analisi dei bilanci materiali. Processi allo stato stazionario. Soluzione diretta, tecniche algebriche, elemento di collegamento, calcoli di riciclo, by-pass e spurgo. Applicazioni numeriche.
Bilanci energetici, primo principio della termodinamica, legge della conservazione dell’energia, bilancio entalpico. Bilancio di energia generale. Bilancio di energia con reazione chimica.
Applicazione simultanea dei bilanci materiali ed energetici.
Richiami di termodinamica
Il problema centrale della termodinamica. Lo stato di equilibrio. Conservazione della massa ed energia. Entropia: una equazione di bilancio addizionale. Bilancio di entropia e reversibilità. Applicazione del bilancio entropico.
Entropia e reazioni chimiche. Potenziale chimico e affinità: “driving force” delle reazioni chimiche. Proprietà generali dell’affinità, proprietà generali dell’entropia.
Previsione di grandezze termodinamiche di gas ideali, liquidi puri, solidi ed elettroliti. Proprietà termodinamiche delle sostanze reali, equazioni di stato e principio degli stati corrispondenti.
I criteri per l’equilibrio. Stabilità in sistemi termodinamici, relazioni termodinamiche generali. Energia libera molare di Gibbs e fugacità di un composto puro. Termodinamica di miscele multicomponenti. Miscele ideali e non-ideali. Valutazione dell’energia libera di Gibbs e fugacità di un componente in una miscela.
Equilibrio chimico ed equazioni di bilancio per sistemi chimicamente reagenti. Equilibri chimici e calori di reazione in sistemi condensati. Trasformazioni chimiche e velocità delle reazioni chimiche. Equilibrio e legge dell'azione di massa. “Il principio del bilancio dettagliato degli stadi elementari”. Produzione di entropia dovuta ad una reazione chimica.
Equilibri chimici complessi. Regola delle fasi per sistemi reagenti. Equilibrio liquido-solido coinvolgente ioni. Diagrammi di equilibrio per miscele saline, diagrammi di Janeck. Analisi di equilibri chimici complessi, esempio. Formulazione di equilibri chimici complessi, esempio. Sistema CHO e limiti di deposizione del carbonio.
Analisi termodinamica dei processi. Funzioni lavoro ed energia libera. Efficienza termodinamica dei processi reversibili ed irreversibili. “Availabylity” Sistemi con trasformazioni chimiche. Valutazione della massima efficienza delle reazioni chimiche. Applicazioni a processi industriali.
Processi termomeccanici. Compressione ed espansione di un gas. Espansione Joule-Thomson, liquefazione di gas.
Processi e prodotti di base della chimica inorganica industriale
Aspetti economici della industria chimica inorganica. Aspetti ambientali della produzione di prodotti inorganici. Brevetti.
Gas industriali: Liquefazione dell’aria. Separazione dei gas dell’aria. Idrogeno e gas di
            sintesi. Steam Methane Reforming (SMR).
Azoto e composti dell’azoto:
Ammoniaca, Acido Nitrico, Ammonio Nitrato, Urea.   
Zolfo e composti dello zolfo:
Acido Solforico. Processo Claus.
Industria cloro-alcali:
cloro e idrossido di sodio, acido cloridrico, carbonato sodico.
Acetilene.
Perossido di idrogeno e perossidi inorganici.