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Amélioration de la sécurité des processus et du rendement de production
Pour de nombreux ingénieurs de procédés et fabricants, il existe deux domaines vitaux du cycle de production qui nécessitent une attention particulière ; la sécurité des processus et la qualité des produits. Dans les deux cas, il est primordial de mesurer et de contrôler avec précision les niveaux d'oxygène dans les réservoirs et les cuves de traitement. Cette success story explore comment un système d'inertage de mesure d'oxygène basé sur un analyseur a permis à une usine de fabrication de faire progresser la sécurité des processus, d'améliorer la qualité des produits et d'augmenter le rendement de la production.
L'usine d'un grand fabricant international de produits chimiques, située à Detroit, MI, produit un catalyseur spécialisé utilisé dans l'industrie automobile. La production nécessite un processus unique et exclusif qui introduit plusieurs composants dans un grand réservoir en vrac et les mélange à l'aide de solvants. Certains des composants du mélange, y compris le solvant lui-même, sont inflammables, présentant une menace dangereuse de combustion. De nombreuses techniques d'atténuation ont été mises en œuvre, notamment un système d'inertage sous pression, dans le but de maintenir la sécurité des procédés. Cette technique utilisait une soupape de pression pour contrôler la quantité de gaz d'inertage introduite dans l'espace de tête du navire en fonction des changements de pression.
L'objectif était d'accélérer le processus de chargement de la cuve de mélange, et donc d'augmenter la production de catalyseur.
Bien que le système d'inertage sous pression ait suffisamment fonctionné pendant quelques années, il manquait deux composants indispensables à l'usine et n'était plus une solution viable. Premièrement, il était nécessaire de mesurer avec précision et de documenter que la quantité appropriée d'oxygène avait été retirée de l'espace de tête afin de maintenir les niveaux sous le seuil de combustible, rendant ainsi le navire inerte. Deuxièmement, la possibilité de modifier le système pour augmenter les débits des différents composants chimiques composant le mélange. L'objectif était d'accélérer le processus de chargement de la cuve de mélange, et donc d'augmenter la production de catalyseur. En raison du succès du produit du fabricant sur le marché, la demande avait augmenté et le taux de production souffrait du goulot d'étranglement créé au niveau du réservoir de mélange.
PROBLÈMES DE PEAU
L'ingénierie de la sécurité de l'usine avait déterminé que pour éviter l'accumulation et l'accumulation d'électricité statique dans les conduites d'alimentation, le débit d'alimentation volumétrique devait rester faible. Ce taux était bien inférieur à ce que le système était capable de produire d'un point de vue mécanique. Sans mesure précise des niveaux d'oxygène nécessaires pour maintenir les seuils de sécurité, le risque était trop grand pour augmenter davantage les débits d'alimentation. Ainsi, le goulot d'étranglement a été créé.
Solution
Chargé de concevoir une technique qui pourrait supprimer le goulot d'étranglement et améliorer le rendement de la production, un groupe d'ingénieurs de l'usine a cherché une solution. L'équipe a décidé d'aller de l'avant avec un système de contrôle d'inertage à l'azote basé sur un analyseur d'oxygène. La première étape du projet consistait à déterminer la concentration d'oxygène maximale autorisée sous laquelle ils devaient rester, car les systèmes d'inertage visent à maintenir les niveaux d'oxygène dans l'espace libre du réservoir en dessous d'un niveau régulé.
La première étape du projet consistait à déterminer la concentration d'oxygène maximale autorisée sous laquelle ils devaient rester, car les systèmes d'inertage visent à maintenir les niveaux d'oxygène dans l'espace libre du réservoir en dessous d'un niveau régulé.
Une mesure appropriée de l'oxygène est impérative car la plupart des données disponibles dans les tableaux du fabricant utilisés pour le calcul de la concentration limite d'oxydant (LOC) ou de la concentration maximale d'oxydant (MOC) et des limites d'inflammabilité supérieure ou inférieure (UFL/LFL) pour divers composés chimiques sont empiriques. Cela signifie que les données sont inexactes et qu'une certaine marge d'erreur peut être attendue. La National Fire Protection Association (NFPA) a abordé cette question dans sa directive 69 et a établi des facteurs de sécurité qui éliminent les incertitudes et les erreurs du côté de la sécurité.
Norme NFPA 69 sur les systèmes de prévention des explosions, édition 2019
Cette norme doit couvrir les exigences minimales pour l'installation de systèmes de prévention des explosions dans des enceintes contenant des concentrations inflammables de gaz, vapeurs, brouillards, poussières ou mélanges hybrides inflammables. Cette norme doit fournir des informations de base aux ingénieurs de conception, au personnel d'exploitation et aux autorités compétentes.
Une fois qu'un objectif de concentration maximale d'oxygène a été établi, l'équipe a commencé à évaluer les débits des conduites d'alimentation en matières premières dans le système. En augmentant le débit d'alimentation des différentes lignes, ils ont établi des allocations précises d'augmentation de la productivité tout en maintenant l'oxygène en dessous du maximum autorisé. L'excitation a augmenté lorsque les données ont déterminé que le débit de matière vers le récipient de mélange pouvait suffisamment augmenter à un taux approximatif de 2 ½ fois sans compromettre la sécurité ; confirmant la valeur de l'introduction proposée d'un système complet d'analyse de l'oxygène.
De plus, les données générées par l'analyseur d'oxygène peuvent facilement être transmises à un API et stockées à des fins de suivi. Ceci est inestimable pour le dépannage et la documentation de la conformité à la sécurité en cas de besoin.
Conclusion
L'utilisation d'un système d'inertage de mesure d'oxygène basé sur un analyseur s'est avérée être un gagnant-gagnant pour le client. Cela leur a permis, d'abord et avant tout, de s'assurer que la sécurité était toujours maintenue en maintenant les niveaux d'oxygène en dessous du seuil nécessaire pour réduire considérablement le risque de combustion. De plus, le client a atteint son objectif de plus que doubler ses cadences de production, ce qui a eu un impact positif significatif sur son chiffre d'affaires. Enfin, il a créé la possibilité de générer et de documenter les enregistrements de données nécessaires en cas d'audit de sécurité.
Les experts en inertage de gaz MSA sont disponibles pour vous aider dans une variété d'applications. Pour obtenir de l'aide, fournissez les détails du projet à myBacharach.com/GAsurvey et l'un de nos ingénieurs d'application vous aidera à optimiser votre procédé grâce à l'inertage.
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