Corso di Sicurezza e Protezione Ambientale nell Industria di Processo Modulo di Sicurezza nell Industria di Processo Prove di Esame

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1 PROVA SCRITTA 16/6/2014 Si deve procedere allo stoccaggio di acetone in un serbatoio cilindrico di altezza pari a 2.43 m e diametro di 1.52 m. Il recipiente deve essere inertizzato con azoto puro prima di procedere all immissione dell acetone. Si dispone di azoto a 6.5 atm e 25 C. La pressione finale nel serbatoio è quella atmosferica e la temperatura si mantiene costante e pari a 25 C. Si esegue la procedura pressure-purging. Si chiede di calcolare: a. il numero di cicli; (risultato j=1) b. la quantità di inerte consumata (risultato m=27,8 kg) In un recipiente chiuso è contenuta una miscela liquida di ottano (C 8H 18, 30 % in peso) e decano (C 10H 22, 70 % in peso) alla temperatura T = 20 C. Valutare se la miscela vapore sovrastante la miscela liquida è infiammabile (si assumano 11 mmhg e 1.46 mmhg come valori della tensione di vapore di ottano e decano, rispettivamente, a T = 20 C). (risultato =non infiammabile) In un reattore è contenuta una miscela C 2H 6/aria con percentuale molare di etano pari al 2 %. A seguito di un malfunzionamento del sistema di alimentazione, la percentuale di etano aumenta fino a raggiungere il 4 %. Valutare se la miscela è infiammabile e calcolare temperatura e pressione massima che si raggiungerebbero a seguito di un innesco accidentale a partire da T = 25 C e P = 1 atm (si assuma C p = 10 cal/mol K e H della reazione di combustione di C 2H 6 pari a Hr = kcal/mole di C 2H 6). (risultato T=1695 C; P = 6.6 atm) Domanda teorica Definire e descrivere il significato dell indice di deflagrazione, illustrando la teoria di Lewis von Elbe. Discutere il ruolo dell indice di deflagrazione nella valutazione delle condizioni di sicurezza di miscele polveri/aria.

2 PROVA SCRITTA 16/6/2015 In un serbatoio è contenuta una miscela di acetone (30 % mol.) in acqua a T = 25 C e P = 1 atm in battente di aria. Si chiede di calcolare la composizione della miscela di vapori, assumendo che siano raggiunte le condizioni di equilibrio. Si chiede anche di valutare se la miscela vapore è infiammabile. (risultato y=0,21) Un recipiente (V = 20 l) contiene una miscela composta da C 3H 8 (35 % vol.) e CH 4 (65 % vol.) a T = 25 C e P = 1 atm. La miscela viene accidentalmente a contatto aria. Valutare se la miscela risultante (C 3H 8, CH 4, aria) è infiammabile nel caso in cui la miscelazione avvenga con 4, 15 e 30 moli di aria. (risultato moli= 4 e moli=30, non è infiammabile; a moli=15, è infiammabile ) Nel 1996 avvenne un esplosione nella Western Sugar Company in Nebraska. L esplosione prese origine da un silo (V = 445 m 3 ) contenente aria e polvere di zucchero (C 12H 22O 11) alla concentrazione pari al MEC. Si chiede di calcolare la massa equivalente di TNT. Le proprietà della polvere e del TNT sono riportate nella tabella sottostante. C 12H 22O 11 Hr (kcal/mol) C 12H 22O 11 MEC (g/m 3 ) 60 TNT Hr (kcal/kg) (risultato m TNT = 94,6 kg) Domanda teorica n 1 Descrivere la procedura per calcolare la pressione adiabatica generata in un recipiente chiuso contenente una miscela CH 4-aria con 18 % vol. di CH 4. Domanda teorica n 2 Spiegare il significato e l utilizzo della concentrazione ISOC utilizzando il diagramma triangolare.

3 DATI TERMODINAMICI

4 PROVA SCRITTA 16/6/2016 Un recipiente (V = 1 m 3 ) contiene gas naturale con composizione: C 3H 8 (10 % vol.), C 2H 6 (15 % vol.) e CH 4 (75 % vol.) in aria a T = 25 C e P = 3 atm, con O 2 presente con eccesso del 10 %. Valutare se la miscela è infiammabile e calcolare temperatura e pressione adiabatica. Si utilizzi Cp = 9 cal/mol K (risultato miscela infiammabile; Tad = 2569 C; P =26,2 atm) Si deve procedere allo stoccaggio di acetone in un serbatoio cilindrico di volume pari a 1 m 3. Si dispone di azoto a P = 5 atm e 25 C. E possibile anche ottenere un vuoto a pressione P = 30 mmhg. Determinare: 1) la concentrazione di ossigeno da realizzare per uno stoccaggio sicuro; 2) la procedura ottimale (vacuum or pressure purging), considerando il numero di cicli e la quantità di inerte consumata. Indipendentemente dalla procedura prescelta la pressione finale nel serbatoio è quella atmosferica e la temperatura si mantiene costante a 25 C. (risultato ISOC = 12 %; VACUUM) In un serbatoio è contenuta una miscela liquida di eptano (30 % mol.) e decano (70 % mol.) a P = 1 atm a T = 25 C. si chiede di valutare se la miscela è infiammabile. (risultato m TNT = infiammabile) Domanda teorica Descrivere la Teoria di Lewis von Elbe e le sue implicazioni.

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6 PROVA SCRITTA 16/6/2017 A causa di un malfunzionamento dell innesco, in una caldaia si forma una nube di CH 4 (30 % mol.) + H 2 (70 % mol.) (20 moli) ed aria (100 moli), T = 25 C e P = 1 atm. Si chiede di valutare: 1) Se la miscela è infiammabile; 2) Nel caso di innesco, quale sarebbe la pressione finale. (Si utilizzi Cp = 9 cal/mol K) (risultato miscela infiammabile; P f = 8.75 atm) In una cappa da laboratorio viene accidentalmente rilasciato metano con una portata pari a 1 kg/h. La portata di ventilazione della cappa è 650 m 3 /h. Si chiede di valutare se vengono raggiunge le condizioni di infiammabilità (si assuma fattore di miscelazione k = 0.1). (risultato: C=2.5 %) A seguito dell esplosione di una miscela stechiometrica di 100 moli di CH 4+aria, le finestre di un capannone si rompono. Sapendo che la pressione di rottura delle finestre è P = 1.01 bar (ovepressure = 1 kpa), calcolare a quale distanza si trovava il punto di esplosione. (Si utilizzi per il TNT Hr = kcal/kg) (r = 82 m) Domanda teorica Derivare la condizione di infiammabilità per miscele di liquidi infiammabili.

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8 PROVA SCRITTA 13/6/2018 In un recipiente è contenuta una miscela di CH 4/aria, P = 1 atm e T = 25 C. Il rapporto O 2/CH 4 è pari a 6. Si chiede di valutare: 3) Se la miscela è infiammabile; 4) Nel caso di innalzamento della temperatura fino a 850 K, le condizioni finali (temperatura e pressione). (Si utilizzi Cp = 9 cal/mol K) (risultato miscela infiammabile; P f = 2.09 atm) In una cappa da laboratorio viene accidentalmente rilasciato monossido di carbonio con una portata pari a 0.5 kg/h. Si chiede di valutare la portata di ventilazione necessaria per garantire condizioni di sicurezza nella cappa (si assuma fattore di miscelazione k = 0.1). (risultato: Qv= 727 m 3 /min) Si deve procedere allo stoccaggio di etanolo in un serbatoio di volume pari a 5 m 3. Si dispone di azoto a pressione P = 40 mmhg. Si chiede di: 1) Delineare il percorso ottimale di riempimento su di un diagramma triangolare; 2) Calcolare il numero di cicli e la quantità di inerte consumata. La pressione finale nel serbatoio è quella atmosferica e la temperatura si mantiene costante a 25 C. (risultato: j = 1; N2 =5.4 kg) Domanda teorica Descrivere la differenza tra un esplosione ed un incendio.