TECNOLOGIE CHIMICHE PER L'INDUSTRIA E LABORATORIO

CHIM/04 - 9 CFU - 1° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

GIUSEPPE MAURIZIO NICOSIA
Email: mnicosia15@gmail.com
Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Chimica e ISAB raffineria Lukoil
Telefono: 3497865516 / 0931208199
Orario ricevimento: dalle 15 alle 19 tutti i Venerdì - quando richiesto


Obiettivi formativi

L’obiettivo del corso è quello di offrire un dettagliato panorama conoscitivo del processo industriale petrolifero in tutti i suoi aspetti peculiari, sia relativo alle tecnologie chimiche coinvolte, sia relativo agli aspetti laboratoriali legati alla qualità prodotti.

Più specificatamente:

- somministrare le conoscenze base del processo industriale petrolifero, integrato con aspetti petrolchimici e di cogenerazione di energia elettrica;

- approfondire la conoscenza delle materie prime: grezzi e biodiesel, dei semilavorati e dei prodotti finiti, con particolare riguardo al controllo qualità; esaminare gli aspetti commerciali, doganali e fiscali legati alla vendita e distribuzione di carburanti e combustibili;

- introdurre gli elementi base per la conoscenza delle modalità applicative della chimica analitica per il controllo di un processo produttivo industriale in relazione alle tecnologie analitiche chimiche afferenti;

- fornire gli strumenti normativi nazionali/internazionali per la preparazione e messa in atto di un sistema di gestione per la qualità ai fini del raggiungimento dell’ACCREDITAMENTO formale nazionale/internazionale di un laboratorio chimico secondo le prescrizioni di una specifica norma di riferimento;

- progettare e implementare mirate esperienze laboratoriali per campioni a matrice acquosa e idrocarburica, di tipo manuale e strumentale, nonché somministrare le conoscenze di base per la valutazione statistica dei dati ottenuti, ed

- ove possibile, offrire la possibilità di visite studio direttamente presso una raffineria.

In particolare, il corso si propone:

per quanto concerne la conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding):

- far conoscere il sistema produttivo del downstream petrolifero, nei suoi articolati aspetti che riguardano il processo, il controllo del processo, e la formulazione dei prodotti finali, garantire il rispetto delle specifiche commerciali, doganali/fiscali, ed ambientali mediante un efficace controllo qualità accreditato secondo uno schema normativo nazionale/internazionale;

- far comprendere la complessità tecnologica impiantistica, le caratteristiche qualitative chimiche e chimico/fisiche dei carburanti e combustibili, le relative metodologie del controllo analitico e gli elementi normativi prescrittivi per dare seguito all’accreditamento di un laboratorio chimico;

per quanto concerne la capacità di applicare conoscenze e comprensione (applying knowledge and understanding):

- sviluppare e/o migliorare la capacità di riconoscere i principali processi del downstream petroliferi integrati coi processi petrolchimici e cogenerativi cosi da comprendere le dinamiche di controllo ed economicità del sistema produttivo, della verifica analitica dei prodotti e della garanzia della qualità finale mediante sia attività laboratoriali specifiche, sia mediante la preparazioni di piani di valutazione delle criticità dei metodi analitici applicati durante le esercitazioni di laboratorio, rispettivamente;

per quanto riguarda l’autonomia di giudizio (making judgements):

- fornire strumenti per stimare le criticità dei processi produttivi, le implicazioni impiantistiche, i prodotti ottenuti sia in termini di proprietà chimiche e chimico/fisiche, sia nella loro commercializzazione;

- fornire strumenti per stimare i procedimenti statistici per la valutazione dei dati analitici ottenuti durante le misure analitiche in laboratorio;

- infine, fornire gli strumenti per la preparazione della documentazione base necessaria per l’implementazione di un sistema per la qualità ai fini dell’accreditamento di un laboratorio chimico;

per quanto concerne le abilità comunicative (communication skills):

- sviluppare e/o migliorare sia l’esposizione scritta riguardo le prove di laboratorio secondo uno schema adottato nella pratica industriale, sia l’esposizione orale delle nozioni acquisite con proprietà di linguaggio tecnico ed analitico;

per quanto concerne le capacità di apprendimento (learning skills):

- saper applicare le conoscenze dei processi produttivi per la loro valutazione e controllo analitico;

- saper applicare le conoscenze per valutare e progettare il controllo analitico delle proprietà dei prodotti finiti ai fini della garanzia di qualità;

- saper applicare le conoscenze analitiche e statistiche per l’esecuzione di prove e stimare la variabilità dei dati;

- saper applicare le conoscenze per redigere la documentazione necessaria per l’accreditamento di un laboratorio chimico.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Il corso è strutturato attraverso lezioni teoriche in aula, esperienze di analisi chimiche e chimico/fisiche in laboratorio e visite di studio presso una raffineria di petrolio


Prerequisiti richiesti

Sono richieste conoscenze base di processi chimici industriali e chimica analitica, per cui esiste propedeuticità col corso di Processi Chimici Industriali ed elementi di impianti, Chimica Analitica 1 e Laboratorio



Frequenza lezioni

Frontali in aula: obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CDS in Chimica Industriale

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere

introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare

il programma previsto e riportato nel syllabus.

Laboratorio: obbligatoria per almeno il 75 % delle ore previste.



Contenuti del corso

FRONTALI IN AULA

1. Presentazione dell’area industriale Priolo-Augusta

Cenni storici sulla nascita del polo industriale di Priolo/Augusta. Industria privata e industria pubblica. Differenziazione della classe operaia.

2. Raffinazione del greggio e sistema integrato di produzione

Ceni storici e caratteristiche della materia prima: greggio. Criteri di scelta secondo gli scenari di mercato e proprietà intrinsiche di tipo chimico, chimico-fisiche e tecnologiche. Ciclo di raffinazione integrato: schemi a blocchi, descrizione degli impianti, formulazione prodotti finiti, cogenerazione di energia elettrica.

3. Petrolchimica a supporto della raffinazione

Impianti di produzione di intermedi chimici per la formulazione di carburanti: schemi a blocchi, caratteristiche e descrizione impianti. Applicazioni di Petrolchimica da intermedi prodotti dalla raffinazione del greggio

4. Specifiche prodotti: nazionali ed internazionali; normazione dei combustibili per autotrazione e per la flotta aerea

Origine di una specifica prodotto: iter di redazione e pubblicazione; caratteristiche e interpretazione.

5. Controllo qualità : prodotti semilavorati, materie prime, prodotti finiti, additivi e denaturanti

Metodologie analitiche per il controllo delle materie prime approvvigionate per il ciclo di raffinazione integrato, per il controllo dei semilavorati e dei prodotti finiti. Descrizione dei metodi analitici indicati nelle specifiche prodotto, in termini di significato e modalità operative. Caratteristiche degli additivi usati per la formulazione finale dei carburanti/combustibili con particolare riguardo ai Cold Flow Improvers. Denaturanti fiscali usati per la differenziazione dei carburanti in ragione alla destinazione d’uso. Modalità di blending dei prodotti finiti. Tecniche di blending per la previsione delle proprietà più importanti dei prodotti petroliferi finiti destinati alla commercializzazione.

6. Biocarburanti

Tipologie. Materia prima per la produzione di Biodiesel. Processo produttivo. Caratteristiche ed uso.

7. Accreditamento di un laboratorio chimico (integrato)

Interpretazione della norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2018; esempio di redazione della documentazione a supporto: Manuale della Qualità, Procedure gestionali, Istruzioni tecniche. Analisi del contesto analitico/gestionale, rischi ed opportunità, con esercitazione.

8. Tecnologie chimiche per il controllo di processo

Modalità applicative e caratteristiche della chimica analitica per il controllo diretto del processo produttivo.

9. Sicurezza nei laboratori chimici.

Prescrizioni e precauzioni.

Elementi di analisi dei dati sperimentali: controllo statistico della qualità

Errori di misura , accuratezza e precisione, ed incertezza di misura. Valutazione statistica dei risultati sperimentali,

10. Trattamento di un metodo analitico

Analisi dei rischi di un metodo di misura, approntamento della strumentazione e sperimentazione. Verifica dei dati ottenuti in merito alla ripetibilità espressa. Redazione di una nota tecnica.

11. Visione e verifica dei metodi di prova per carburanti e combustibili.

Visita al Laboratorio chimico controllo qualità di una Raffineria. In particolare, approfondimenti teorici e pratici sulle determinazioni motoristiche CFR (Cooperative Fuel Research). Relazione sulle visite redatte dagli studenti.

LABORATORIO, CON VISITA IN CAMPO DI UN LABORATORIO CONTROLLO QUALITA’ DI UNA RAFFINERIA (Attenzione!!! Le visite previste saranno programmate qualora l'emergenza sanitaria COVID-19 lo permetta e sempre a discrezione dell'azienda ospitante)

12. Esperienze di laboratorio.

Esercitazioni analitiche che riguardano l’acqua e prodotti petroliferi / petrolchimici. Relazioni finali sulle esperienze redatte dagli studenti



Testi di riferimento

  1. Slides del docente in formato in formato ODP

  2. Specifiche prodotti nazionali ed internazionali (EN 228 : Combustibili per autotrazione - Benzina senza piombo - Requisiti e metodi di prova, EN 589: Combustibili per autotrazione GPL Requisiti e metodi di prova, EN 590: Combustibili per autotrazione - Gasolio per motori diesel - Requisiti e metodi di prova ; EN 14214: Liquid petroleum products - Fatty acid methyl esters (FAME) for use in diesel engines and heating applications - Requirements and test methods)

  3. APAT/IRSA CNR, Metodi analitici per le acque (manuale 29)

  4. Armando canuti, L’ultima acqua, Chiariotti Editore

  5. Annual Book of ASTM Standards, Sezione 5 : volumi da 05.01 a 05.06

  6. IP Standard Methods, For analysis and testing of petroleum and related products and British standards: volumi 1 e 2

  7. UOP Laboratory test Methods for petroleum and Its Products

  8. NORMA UNI CEI EN ISO/IEC 17025_2005 : Requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova e taratura

  9. NORMA UNI CEI 70098-3: 2016: Incertezza di misura - Parte 3: Giuda all'espressione dell'incertezza di misura

  10. John R. Taylor, Introduzione all’analisi degli errori, Zanichelli

  11. D.H. Williams I. Fleming, Spectroscopic methods in organic chemistry, McGraw-Hill

  12. Guida alla predisposizione del Manuale della Qualità secondo la norma 17025, ANGQ

  13. Manuali Unichim n 191/2/3 : La sicurezza nei laboratori

  14. Pierluigi Poggi, Tutto Combustibili, Sandit Libri

  15. Carlo Giavarani, Guida allo studio dei processi di raffinazione e petrolchimici, Edizioni scientifiche SIDEREA

  16. Erich M. Bayer, Petrolio e Metano nuove fonti per le materie plastiche, Hoepli

  17. Giuseppe Carcaci, Il Petrolio, Edizioni Radio Italiana

  18. Ennio Cicconetti, Analisi Tecniche e elettrochimiche, Sansoni

  19. Silvio Di Pietro, Tecnologie Chimiche Industriali vol.i 1,2,3, Hoepli


Altro materiale didattico

Il materiale didattico relativo alle slides, norme e specifiche è fornito in copia agli studenti



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
11. Presentazione dell’area industriale Priolo-Augusta SLIDES DOCENTE 
22. Caratteristiche della materia prima per processi industriali integrati e ciclo integrato Carlo Giavarini, Guida allo studio dei processi di Raffinazione e Petrolchimici, Edizioni Scientifiche SIDEREA,Giuseppe Caraci, Il Petrolio, Edizioni Radio Italiana, Erich M. Bayer, Petrolio e Metano nuove fonti per le materie plastiche, e SLIDES DOCENTE 
33. Caratteristiche dei prodotti petroliferi: specifiche prodotto (Specifiche prodotti nazionali ed internazionali Pieluigi Poggi, Tutto Combustibili, Sandit Libri, e SPECIFICHE EN 228, EN 589, EN 590, DEFSTAN 91-09 
44. Denaturanti e Biocarburanti SLIDES DOCENTE E SPECIFICA EN 14214 
55. Laboratorio Controllo qualità: organizzazione e prove Annual Book of ASTM Standards, Section 5 : volume from 05.01 to 05.0;IP Standard Methods ;UOP Laboratory test Methods for petroleum and Its Products  
66. Accreditamento di un laboratorio controllo qualità UNI CEI EN ISO/IEC 17025_2018 ;UNI CEI 70098-3:2016: 
77. Analisi on line: Spettroscopia NMR Spectroscopic methods in organic chemistry D.H. Williams I. Fleming McGraw-Hill e slides docente 
88. Esercitazioni di Laboratorio: in sede dipartimentale e visite studio presso un laboratorio chimico industriale APAT/IRSA CNR: metodi analitici per le acque ; Armando canuti: L’ultima acqua Chiariotti Editore; Metodi ASTM, IP, UOP 
99. Tecnologie chimiche per il controllo di processoSLIDES DOCENTE 


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

Esame orale con esercitazioni numeriche, verifica delle relazioni di laboratorio, e resoconto scritto sulle visite studio effettuate presso la raffineria.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le

condizioni lo dovessero richiedere.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Per tutti i contenuti espressi dal corso, sulle esperienze di laboratorio, e sulle visite studio effettuate in raffineria.




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