Verbetering van de procesveiligheid en het productierendement

Veiligheid van het proces van tankdeken

geplaatst op

Voor veel procesingenieurs en fabrikanten zijn er twee essentiële gebieden in de productiecyclus die veel aandacht vereisen; procesveiligheid en productkwaliteit. In beide gevallen is het nauwkeurig meten en controleren van het zuurstofgehalte in tanks en procesvaten van het grootste belang. Dit succesverhaal onderzoekt hoe een op een analysator gebaseerd inertiseringssysteem voor zuurstofmeting een fabriek in staat stelde de procesveiligheid te verbeteren, de productkwaliteit te verbeteren en de productieopbrengst te verhogen.

Download de PDF

Een grote fabriek van internationale chemische fabrikanten, gevestigd in Detroit, MI, produceert een speciale katalysator die wordt gebruikt in de auto-industrie. De productie vereist een uniek, gepatenteerd proces waarbij verschillende componenten in een grote bulktank worden geïntroduceerd en met oplosmiddelen worden gemengd. Sommige componenten van het mengsel, inclusief het oplosmiddel zelf, zijn ontvlambaar en vormen de gevaarlijke dreiging van verbranding. Er zijn talrijke mitigatietechnieken geïmplementeerd, in het bijzonder een systeem voor inertisering onder druk, in een poging om de procesveiligheid te handhaven. Bij deze techniek werd een drukklep gebruikt om de hoeveelheid inert gas te regelen die in de bovenruimte van het vat werd geïntroduceerd op basis van drukveranderingen.

Het doel was om het laadproces van het mengvat te versnellen en daarmee de katalysatorproductie te verhogen.

Hoewel het drukinertiseringssysteem een ​​paar jaar voldoende werkte, miste het twee onschatbare componenten die de fabriek nodig had en was het niet langer een haalbare oplossing. Ten eerste was het nodig om nauwkeurig te meten en te documenteren dat de juiste hoeveelheid zuurstof uit de bovenruimte was verwijderd om de niveaus onder de brandbare drempel te houden, waardoor het vat inert werd. Ten tweede was er de mogelijkheid om het systeem aan te passen om de stroomsnelheden van de verschillende chemische componenten waaruit de mix bestaat te verhogen. Het doel was om het laadproces van het mengvat te versnellen en daarmee de katalysatorproductie te verhogen. Vanwege het succes van het product van de fabrikant op de markt, was de vraag toegenomen en had de productiesnelheid te lijden van het knelpunt dat bij de mengtank was ontstaan.

Een procestank openen
Verbetering van de procesveiligheid en het productierendement kan effectief worden nagestreefd door effectief gebruik van zuurstofanalyse en inerte controle.

Bezorgdheid

Plant safety engineering had vastgesteld dat om de opbouw en accumulatie van statische elektriciteit in voedingslijnen te voorkomen, de volumetrische voedingssnelheid laag moest blijven. Dit percentage was veel lager dan wat het systeem mechanisch kon produceren. Zonder nauwkeurige meting van de zuurstofniveaus die nodig zijn om de veiligheidsdrempels te handhaven, was het risico te groot om de voedingssnelheden verder te verhogen. Zo is de bottleneck ontstaan.

oplossing

Een groep fabrieksingenieurs moest een techniek bedenken die het knelpunt kon wegnemen en de productieopbrengst kon verbeteren. Het team besloot verder te gaan met een op zuurstofanalysator gebaseerd stikstof-inert controlesysteem. De eerste stap in het project was het bepalen van de maximaal toegestane zuurstofconcentratie die ze nodig hadden om onder te blijven, aangezien inerte systemen ernaar streven het zuurstofniveau in de bovenruimte van de tank onder een gereguleerd niveau te houden.

De eerste stap in het project was het bepalen van de maximaal toegestane zuurstofconcentratie die ze nodig hadden om onder te blijven, aangezien inerte systemen ernaar streven het zuurstofniveau in de bovenruimte van de tank onder een gereguleerd niveau te houden.

Een juiste meting van zuurstof is absoluut noodzakelijk, aangezien de meeste gegevens die beschikbaar zijn in de tabellen van de fabrikant die worden gebruikt voor de berekening van de beperkende oxidantconcentratie (LOC) of de maximale oxidatiemiddelconcentratie (MOC) en de bovenste of onderste ontvlambaarheidsgrenzen (UFL/LFL) voor verschillende chemische verbindingen empirisch zijn. Dit betekent dat de gegevens onnauwkeurig zijn en dat er enige foutenmarge kan worden verwacht. De National Fire Protection Association (NFPA) heeft dit in hun richtlijn 69 aangepakt en veiligheidsfactoren vastgesteld die de onzekerheden en fouten aan de kant van veiligheid wegnemen.

NFPA-richtlijnen 69 2019
NFPA-richtlijn 69

NFPA 69-standaard voor explosiepreventiesystemen, editie 2019

Deze norm moet de minimumvereisten dekken voor het installeren van systemen ter voorkoming van explosies in behuizingen die ontvlambare concentraties van ontvlambare gassen, dampen, nevels, stof of hybride mengsels bevatten. Deze norm biedt basisinformatie voor ontwerpingenieurs, bedieningspersoneel en bevoegde autoriteiten.

Lees meer over NFPA 69

Nadat een maximale zuurstofconcentratie was vastgesteld, begon het team de stroomsnelheden van de grondstoftoevoerleidingen in het systeem te evalueren. Door de toevoersnelheid van verschillende lijnen te verhogen, hebben ze nauwkeurige toleranties voor productiviteitsverhoging vastgesteld, terwijl de zuurstof onder het toegestane maximum bleef. De opwinding nam toe toen uit de gegevens bleek dat de materiaaldoorvoer naar het mengvat voldoende zou kunnen toenemen met een snelheid van ongeveer 2 keer zonder de veiligheid in gevaar te brengen; bevestigende waarde in de voorgestelde invoering van een compleet zuurstofanalysesysteem.

Bovendien kunnen de gegevens die door de zuurstofanalysator worden gegenereerd eenvoudig worden ingevoerd in een PLC en worden opgeslagen voor trackingdoeleinden. Dit is van onschatbare waarde voor het oplossen van problemen en het documenteren van naleving van de veiligheidsvoorschriften wanneer dat nodig is.

Conclusie

Het gebruik van een op een analysator gebaseerd zuurstofmeetsysteem voor inertisering bleek een win-winsituatie voor de klant. Het stelde hen in de eerste plaats in staat om ervoor te zorgen dat de veiligheid altijd werd gehandhaafd door het zuurstofniveau onder de noodzakelijke drempel te houden om het risico op verbranding aanzienlijk te verminderen. Bovendien bereikte de klant zijn doel om de productiesnelheden met meer dan het dubbele te verhogen, wat een aanzienlijk positief effect had op hun omzet. Ten slotte creëerde het de mogelijkheid om gegevensrecords te genereren en te documenteren die nodig zijn in het geval van een veiligheidsaudit.

MSA Bacharach's gasinertiseringsexperts zijn beschikbaar om te helpen bij een verscheidenheid aan toepassingen. Geef voor hulp projectdetails op: myBacharach.com/GAsurvey en een van onze applicatie-ingenieurs zal u helpen uw proces te optimaliseren met behulp van inertisering.

Start nu uw tankdekenproject

Meer informatie over gasanalyse