• cinetica
• dimetiletere
• DME
• fluidodinamica
• Katapak

La maggior parte dei processi chimici sono costituiti da una sezione di sintesi (una o più reazioni) e da una sezione di separazione dei prodotti. Il progetto europeo IN. SE. R.T. (INtegrating of SEparation and Reaction Technologies), mira a fornire una valida base di conoscenze in ambito comunitario per l’integrazione delle due operazioni unitarie.
Il raggiungimento dello scopo, porterebbe a notevoli vantaggi, quali:
i. maggiore resa del processo, in particolare per quelle reazioni limitate dalla termodinamica, che, se condotte assieme alla separazione, sarebbero favorite nelle conversioni per la contemporanea rimozione del prodotto;
ii. conseguente diminuzione dei consumi energetici , dei sottoprodotti;
iii. economie nei costi d’impianto, per l’accorpamento di due funzioni diverse nella stessa apparecchiatura;
iv. miglioramento della qualità del prodotto per l’impossibilità delle specie chimiche ottenute di realizzare serie complesse di reazioni.
Come “summa” il progetto si propone di annettere tutti i dati sperimentali e i modelli sviluppati in un software basato su Aspen Custom Modeler (ACM), mirato a fornire un ausilio in fase di progettazione, per scegliere se implementare o meno l’intensificazione di processo (ingegneria di processo) per consentire un dimensionamento accurato per la scelta fatta.
Al progetto europeo In.Se.Rt, finanziato nell’ambito del VI Programma Quadro, partecipano 14 Partners, sia di ambito accademico(Univ. of Bucarest, Univ. of Dortmund, Univ. of Geneva, Univ. of Manchester, Univ. of Pisa,Univ. of Stuttgart)
Questa tesi si è svolta nell’ambito di tale progetto, in collaborazione con EniTecnologie, società di ricerca del gruppo ENI, ed è tesa alla modellazione di una colonna di distillazione reattiva per la sintesi di dimetiletere a partire da metanolo. La reazione alla base del processo è appunto una reazione d’equilibrio, e quindi la sua implementazione in contemporanea alla distillazione del prodotto, ne favorisce l’avanzamento abbattendo anche drasticamente i costi d’impianto e d’esercizio (grazie al recupero ,nella separazione dei prodotti, del calore sviluppato dalla reazione).
Per una corretta modellazione sono necessari modelli accurati che riguardino sia il sistema chimico reagente, in particolare, gli equilibrĭ, le cinetiche ,sia i riempimenti della colonna.
Nel presente lavoro sono stati affrontati sia la caratterizzazione della cinetica del sistema reagente, sia lo studio della fluidodinamica dei riempimenti catalitici di Sulzer con i quali la colonna è progettata, in modo da determinare i parametri necessari a sviluppare un modello attendibile; il modello sarà poi validato con i dati dell’impianto pilota in allestimento presso EniTecnologie
Una prima parte del lavoro è stata svolta a S. Donato Milanese presso EniTecnologie ed ha riguardato prove cinetiche e di disattivazione del catalizzatore nelle condizioni di processo, mentre nella seconda parte svoltasi nel laboratorio di impianti presso il dipartimento di Ingegneria Chimica a Pisa sono state studiate la fluidodinamica dei riempimenti strutturati catalitici.
Il contenuto della tesi è diviso in 6 capitoli:
nel cap. 1 si introducono le generalità della reazione , quindi viene descritto il metodo sperimentale adottato per la cinetica (cap. 2)e viene presentato il modello proposto (cap3); successivamente nel 4 capitolo verrà presentato il circuito sperimentale realizzato per lo studio dei riempimenti, nel cap. 5 verranno descritte le metodologie sperimentali ed risultati degli esperimenti di fluidodinamica; infine saranno presentate le conclusioni e gli sviluppi futuri