Effetto della variabilità di mercato sulla progettazione di un impianto industriale

This thesis work is subdivided into 6 different chapters. Chapter 1 introduces the classical methodology of Conceptual Design and its developments to understand the importance of price fluctuations of commodities in the design of an industrial plant. Chapter 2 analyzes the production process of acrylic acid by selective oxidation of propylene, used as a case study in following chapters. Chapter 3 first exposes the theoretical fundamentals on which the Douglas CD method is based, and then focuses on choosing the best optimization algorithm for the system under examination and the method of data collection. Chapter 4 selects and describes the optimization variables (Dof) and then looks at the influence on the design of the acrylic acid plant both from a process point of view and from an economic point of view (through the Conceptual Design). Chapter 5 deals, in first, of the Dynamic Conceptual Design applied to the past historical series, while in the second part presents the tools useful for analyzing the behavior of the historical series, in order to derive suitable econometric models for generating scenarios of future evolution, which are the basis of Predictive Conceptual Design. The last part of Chapter 5 shows the extension of Predictive Conceptual Design to 5000, 10000 and 20000 scenarios. The final chapter, Chapter 6, summarizes the conclusions drawn from the application of Conceptual Design, Dynamic Conceptual Design and Predictive Conceptual Design on the design of an acrylic acid plant by selective oxidation of propylene. In addition, it offers further improvements to this thesis work.

Il presente elaborato di tesi è suddiviso in 6 differenti Capitoli. Il Capitolo 1 introduce la metodologia classica del Conceptual Design ed i suoi sviluppi, al fine di comprendere l’importanza delle fluttuazioni dei prezzi delle commodities all’interno della progettazione di un impianto industriale. Il Capitolo 2 presenta in modo dettagliato il processo di produzione dell’acido acrilico via ossidazione selettiva del propilene, utilizzato come caso studio nei capitoli successivi. Il Capitolo 3 espone inizialmente i fondamenti teorici su cui si basa il metodo del Conceptual Design di Douglas, mentre successivamente si concentra sulla scelta del miglior algoritmo di ottimizzazione per l’impianto in esame e sul metodo di raccolta dei dati. Il Capitolo 4 seleziona e descrive le variabili di ottimizzazione (GdL) e in seguito ne esamina l’influenza sulla progettazione dell'impianto dell’acido acrilico sia da un punto di vista del processo sia da un punto di vista economico (attraverso il Conceptual Design). Il Capitolo 5 tratta prima di tutto il Dynamic Conceptual Design applicato alla serie storica passata, mentre nella seconda parte espone gli strumenti utili all’analisi del comportamento delle serie storiche, al fine di poter derivare opportuni modelli econometrici per la generazione di scenari di evoluzione futura, che sono alla base del Predictive Conceptual Design. Nell’ultima parte del Capitolo 5 si riporta l’estensione del Predictive Conceptual Design a 5000, 10000 e 20000 scenari. Il capitolo finale, Capitolo 6, riassume le conclusioni tratte dall’applicazione del Conceptual Design, Dynamic Conceptual Design e del Predictive Conceptual Design sulla progettazione di un impianto di produzione dell’acido acrilico via ossidazione selettiva del propilene. Oltre a ciò, propone ulteriori miglioramenti al presente lavoro di tesi.