Transcript Offerta Tesi - Dipartimento di Ingegneria Industriale

Offerta Tesi
Prof. Canu
Febbraio 2017
Chemical Reaction Engineering Laboratory
T38
Titolo
Meccanismi e reattori per produzione di combustibili a partire da syngas
Argomento e motivazione
All'interno di un progetto che ambisce alla produzione di gas di sintesi mediante riduzione elettrocatalitica
di CO2 e H2O , si intende integrare il processo con la successiva conversione di syngas a combustibili liquidi.
L'intero progetto ambisce ad un immagazzinamento di energia elettrica sotto forma di energia chimica, ed
in particolare di combustibili liquidi. Questi possono essere facilmente stoccabili, trasportabili e
utilizzerebbero le tecnologie esistenti (motori a combustione interna). Tuttavia i processi di produzione di
combustibili da syngas sono stati pensati e realizzati su grande scala. L'utilizzo per piccole produzioni ed il
funzionamento discontinuo costituiscono una sfida di tipo reattoristico.
Attività
Questa tesi comporta un’attività prevalentemente sperimentale. Richiede inizialmente l'utilizzo di reattori
standard, a letto fisso, per misure di attività su nuovi catalizzatori, al variare delle condizioni di
alimentazione, eventualmente operando anche in pressione. Successivamente può prevedere la concezione
e realizzazione di reattori innovativi, anche basati su microfluidica.
Supervisione: P. Mocellin/ P. Canu
Periodo:
da concordare
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Prof. Canu
Febbraio 2017
Chemical Reaction Engineering Laboratory
T37
Titolo
Indagine sui meccanismi cinetici utilizzando esperimenti in regime transitorio
Argomento e motivazione
La consuetudine di verificare l'attività e selettività di un catalizzatore con esperimenti in regime stazionario
rende più difficile riconoscere i singoli passaggi del meccanismo. Esperienti in regime transitorio,
perturbativi dell'alimentazione o della temperatura, offrono la possibilità di riconoscere stadi controllanti.
Richiedono l'utilizzo di strumentazione analitica veloce, insieme a miscele relativamente semplici
Attività
Questa tesi comporta un’attività prevalentemente sperimentale. Richiede la messa a punto di esperimenti
dinamici, come evoluzione dei tradizionali, svolti in reattore in flusso, su letto fisso. Richiede anche una
preliminare caratterizzazione dei tempi caratteristici dei processi chimici e fisici, mediante esperimenti con
tracciante. Presuppone un approfondimento delle tecniche sperimentali, in particolare analitica ed una
mentalità orientata all'automazione ed analisi dei segnali.
Si tratta di un contributo ad un progetto di ricerca europeo, in collaborazione con altri gruppi di ricerca
locali, università e aziende europee, con attività in Dipartimento.
Supervisione: A. Biasin/ P. Canu
Periodo:
appena disponibili; la ricerca è già in corso
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Prof. Canu
Febbraio 2017
Chemical Reaction Engineering Laboratory
T36
Titolo
Misure cinetiche di saponificazione di oli e grassi neutri
Argomento e motivazione
Il processo di saponificazione a partire da oli e grassi è noto e praticato da secoli. Tuttora l'industria del
sapone è in espansione e in cerca di continue migliorie. È un interessante caso di reazione fra più fasi, con
problematiche di mescolamento. Sorprendentemente, esistono scarsi dati sulla cinetica ed in particolare
sulla sua relazione con lo stato di mescolamento. Questo determina la dispersione iniziale della fase oleosa
e di conseguenza la velocità di reazione delle micelle e la propagazione nelle prime fasi.
Attività
Questa tesi comporta un’attività prevalentemente sperimentale. Richiede la messa a punto e successiva
ottimizzazione di un reattore a perfetto mescolamento in cui condurre la reazione su olii modello. Richiede
interesse ad approfondire tecniche di mixing, anche esplorando nuove idee.
La tesi è svolta in collaborazione con un'azienda leader nella realizzazione di impianti per saponificazione
Supervisione: A. Baccini/P. Canu
Periodo:
appena disponibili; la ricerca è già in corso
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Prof. Canu
Febbraio 2017
Chemical Reaction Engineering Laboratory
T35
Titolo
Applicazioni di modelli micro cinetici a nuovi catalizzatori attivi su emissioni da autotrazione
Argomento e motivazione
Mediante strumenti per la determinazione delle superfici energetiche fra molecole interagenti con
superfici, tecniche dette DFT (Density Functional Theory) è possibile stimare la termodinamica e la cinetica
delle reazioni catalitiche su superfici modello. L'utilizzo di queste informazioni per interpretare dati
sperimentali ambisce a dimostrare la possibilità di prevedere con una certa affidabilità la cinetica in reazioni
catalitiche utilizzando la teoria.
Attività
Questa tesi comporta un’attività prevalentemente modellistica. Utilizzando dati sperimentali già acquisiti, si
intende verificare ed eventualmente calibrare leggi cinetiche elementari per alcuni catalizzatori modello, di
tipo perovkit in reazioni modello richiede conoscenza (esistente o volontà di acquisirla) nell'uso di
strumenti di simulazione generali (MatLab), di sistemi reagenti (Cantera/Chemkin). È possibile valutare
anche l'impiego di codici di fluidodinamica numerica (CFD).
Si tratta di un contributo ad un progetto di ricerca europeo, in collaborazione con altri gruppi di ricerca
locali, università e aziende europee, con attività in Dipartimento.
Supervisione: A. Biasin/ P. Canu
Periodo:
appena disponibili; la ricerca è già in corso
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Prof. Canu
Febbraio 2017
Chemical Reaction Engineering Laboratory
T34
Titolo
Reattori a micro-onde per reazioni endotermiche
Argomento e motivazione
Tradizionalmente lo scambio termico in reattori avviene attraverso una parete. Il rapporto
superficie/volume risulta quindi limitante e nel caso di reazioni fortemente eso- o endotermiche si possono
creare marcati gradienti di temperatura all'interno. Il riscaldamento mediante microonde costituisce
un'opzione per trasferire calore in modo volumetrico e con intensità rilevanti. Un'efficace applicazione
delle microonde potrebbe permettere un esercizio più efficiente in particolare per reazioni fortemente
endotermiche.
Attività
Questa tesi comporta un’attività principalmente sperimentale. Completa un precedente lavoro di tesi nel
quale è stato realizzato e caratterizzato il reattore, modificando un forno commerciale. In questa tesi in
particolare si intende verificare l'entità delle miglioramento di prestazioni effettuando la reazione di
reforming di idrocarburi con vapore in condizioni atmosferiche
Supervisione: P. Canu
Periodo:
concordato con gli interessati
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Prof. Canu
Febbraio 2017
Chemical Reaction Engineering Laboratory
T33
Titolo
Studio di trattamenti termici su biomasse mediante macro gravimetria
Argomento e motivazione
Molti materiali solidi con una base organica se in forma di polvere hanno una propensione a processi di
autocombustione che possono procedere anche molto lentamente, senza manifestazione di fiamma
(smouldering), come le braci o una sigaretta. Questa evenienza può determinare l'evoluzione verso grossi
incendi incontrollabili in presenza di adeguato materiale. Il fenomeno è molto diffuso e giustifica incendi in
stoccaggi di materiale organico, come di carbone, e incendi nei sottoboschi e molti altri fenomeni. È
evidentemente un fenomeno chimico, ma che richiede proprietà di scambio termico e di trasferimento di
ossidante adeguate, in un delicato bilancio, nel quale ha un ruolo determinante la porosità del materiale, la
sua granulometria e la sua reattività chimica.
Attività
Questa variante dell'argomento comporta un’attività prevalentemente sperimentale. Presuppone lo
sviluppo di una apparecchiatura per seguire nel tempo il peso del campione, su quantitativi dell'ordine di
qualche centinaia di grammi per ogni test. Il test vuole simulare una TGA, ma su grande scala, facilitando
l'indagine dei processi fisici dovuti all'impaccamento e il monitoraggio dei gas prodotti
Per il resto, si ricorre all’utilizzo di altre tecnologie già consolidate nel laboratorio. In particolare si studierà
l'effetto sulla m(t) di variabili operative quali: concentrazione di ossigeno, politica termica, granulometria in
rapporto al tipo di biomassa. I materiali utilizzati saranno biomasse tradizionali (legna) e fanghi di
trattamento acque, come prototipo di rifiuto industriale ad alto contenuto di organico.
Supervisione: M. Della Zassa e A. Biasin (Post Docs); G. Gianfelice (Borsista); P.Canu
Periodo:
appena possibile; la ricerca è già in corso
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Prof. Canu
Febbraio 2017
Chemical Reaction Engineering Laboratory
T32
Titolo
Effetto PSD (Particle size distribution) sul processo di Smouldering
Argomento e motivazione
Molti materiali solidi con una base organica se in forma di polvere hanno una propensione a processi di
autocombustione che possono procedere anche molto lentamente, senza manifestazione di fiamma
(smouldering), come le braci o una sigaretta. Questa evenienza può determinare l'evoluzione verso grossi
incendi incontrollabili in presenza di adeguato materiale. Il fenomeno è molto diffuso e giustifica incendi in
stoccaggi di materiale organico, come di carbone, e incendi nei sottoboschi e molti altri fenomeni. È
evidentemente un fenomeno chimico, ma che richiede proprietà di scambio termico e di trasferimento di
ossidante adeguate, in un delicato bilancio, nel quale ha un ruolo determinante la porosità del materiale, la
sua granulometria e la sua reattività chimica.
Attività
Questa variante dell'argomento comporta un’attività combinata sperimentale e modellistica. Utilizza
apparecchiature e tecnologie consolidate nel laboratorio (reattore in flusso, su letto statico di solito, con
atmosfera controllata e analisi dei prodotti gassosi). In particolare, si studierà l'effetto della granulometria,
in quanto influenza la possibilità dell’aria (i.e. ossigeno) di permeare nella matrice porosa del campione,
sostenendo o meno il processo di smouldering. Allo stesso tempo determina la conducibilità termica del
letto, che regola il mantenimento di nuclei caldi. I materiali utilizzati saranno biomasse tradizionali (legna) e
fanghi di trattamento acque, come prototipo di rifiuto industriale ad alto contenuto di organico.
Supervisione: M. Della Zassa e A. Biasin (Post Docs); G. Gianfelice (Borsista); P.Canu
Periodo:
appena possibile; la ricerca è già in corso
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Prof. Canu
Febbraio 2017
Chemical Reaction Engineering Laboratory
T28
Titolo
Sviluppo di nuovi catalizzatori per reazioni industriali rilevanti
Argomento e motivazione
All'interno di una collaborazione con il Dipartimento di Scienze Chimiche che prepara catalizzatori usando
tecniche di catalyst design, si intende sviluppare metodiche sistematiche per verificare le prestazioni
(attività e selettività ) in reazioni di rilevante impatto industriale. A queste si elencano reforming (con H2O e
con CO2) di metano, riduzione di CO2 con H2 , ossidazione preferenziale di CO quando in mix con H2, watergas shift, ossidazione parziale di metano, coupling ossidativo di CH4 per dare C2H4
Attività
Questa tesi comporta un’attività prevalentemente sperimentale. Utilizza reattori a flusso già sviluppati, per
i quali vi è sempre spazio per maggiore caratterizzazione e ottimizzazione. Prevede campagne di misure
sperimentali di attività e selettività su diverse formulazioni catalitiche riportate su supporti strutturati
(monoliti) di uso commerciale, al variare di portata, composizione e temperatura. Si utilizzano miscele
gassose spesso simili. Prevede un approfondimento delle tecniche di analisi in linea (GC, MS, microGC) e di
automazione d’impianto.
Supervisione: Ing. J. Fabro/ Dr. P. Mocellin/Prof. P. Canu
Periodo:
alla disponibilità di una persona interessata
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Prof. Canu
Febbraio 2017
Chemical Reaction Engineering Laboratory
T27
Titolo
Sviluppo di nuovi catalizzatori per emissione da autotrazione: verifiche sperimentali.
Argomento e motivazione
Il trattamento delle emissioni da motori per autotrazione è sempre più difficile poiché le soglie ammesse
vanno progressivamente abbassandosi (vedi criteri Euro 2,3,4). Attualmente i catalizzatori utilizzati sono
basati su metalli preziosi (Pt, Rh) di cui assorbono gran parte della produzione. In questo progetto di ricerca
si cerca di sintetizzare nuovi catalizzatori con un minore (o nullo) contenuto di metalli preziosi e se possibile
neppure di terre rare, anch'esse materiali strategici vulnerabili agli equilibri geopolitici planetari.
Attività
Questa tesi comporta un’attività prevalentemente sperimentale. Utilizza reattori a flusso già sviluppati, per
i quali vi è sempre spazio per maggiore caratterizzazione e ottimizzazione. Prevede campagne di misure
sperimentali di attività e selettività su diverse formulazioni catalitiche riportate su supporti strutturati
(monoliti) di uso commerciale, al variare di portata, composizione e temperatura. Si utilizzano miscele
gassose rappresentative di un'emissione da motori per autotrazione. Prevede un approfondimento delle
tecniche di analisi in linea (GC, MS, microGC) e di automazione d’impianto.
Supervisione: Ing. J. Fabro/Prof. P. Canu
Periodo:
attività in corso
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Prof. Canu
Febbraio 2017
Chemical Reaction Engineering Laboratory
T25
Titolo
Reazioni catalitiche su superfici modello – parte sperimentale
Argomento e motivazione
Superfici catalitiche sintetiche a geometria planare (film) possono essere realizzate con molte tecniche
innovative e più facilmente produrre varianti chimiche interessanti. Nella forma di film possono essere
formulate superfici con attività catalitica molto specifica. Questa ricerca si propone di ingegnerizzatene le
applicazioni. Lo studio della attività catalitica di superfici planari richiede configurazione di flusso in grado
di utilizzarle in modo uniforme e razionalizzabile. Un’interessante variante è detta stagnation point flow;
prevede di investire con il flusso dei reagenti la superficie, in direzione esattamente ortogonale a questa. Le
superfici che si intende studiare vanno dai monocristalli di metalli nobili (con diverse strutture cristalline),
ad ossidi sintetici preparati con specifici pattern superficiali, allumine microporose ed altro. La geometria di
flusso si presta ad una simulazione dettagliata mediante CFD .
Attività
Questa tesi comporta un’attività principalmente sperimentale. Utilizza reattori a flusso stagnante già
sviluppati, di cui vi è sempre spazio per maggiore caratterizzazione e ottimizzazione. Prevede campagne di
misure sperimentali di attività e selettività su reazioni modello (ossidazione di molecole semplici: CO, H2,
CH4, CH3OH,..) al variare di portata, composizione e temperatura. Prevede un approfondimento delle
tecniche di analisi in linea (GC, MS, microGC) e di automazione d’impianto.
Supervisione: P. Canu
Periodo:
quando disponibili, attività in corso
Offerta Tesi
Prof. Canu
Febbraio 2017
Chemical Reaction Engineering Laboratory
T20
Titolo
Reforming con vapore di biocombustibili liquidi
Argomento e motivazione
la possibilità di ottenere idrogeno dal reforming con vapore di combustibili provenienti da fonti rinnovabili
è un'opportunità per allargare le possibilità di impiego di fonti rinnovabili, non solo fini energetici ma anche
per la produzione di sostanze chimiche più elaborate. In particolare si intende studiare nuovi catalizzatori
per il reforming di bioetanolo, puntando al momento della selettività idrogeno, minimizzando sottoprodotti
e coking
Attività
Questa tesi comporta un’attività prevalentemente sperimentale. Prevede lo svolgimento di test su un
reattore in flusso di nuovi catalizzatori sviluppati in collaborazione con colleghi del Dipartimento di chimica
di questo Ateneo. L'aspetto ingegneristico coinvolge lo studio delle cinetiche, l'ottimizzazione le condizioni
di reazione e di analisi.
Supervisione: Dr. Giovanni Perin/Prof. P. Canu
Periodo:
in base a disponibilità dell’interessato/a