Forbedring av prosesssikkerhet og produksjonsutbytte
For mange prosessingeniører og produsenter er det to vitale områder i produksjonssyklusen som krever nøye oppmerksomhet; prosesssikkerhet og produktkvalitet. I begge tilfeller er nøyaktig måling og kontroll av oksygennivåer i tanker og prosessbeholdere avgjørende. Denne suksesshistorien utforsker hvordan et analysatorbasert inerteringssystem for oksygenmåling gjorde det mulig for et produksjonsanlegg å fremme prosesssikkerhet, forbedre produktkvaliteten og øke produksjonsutbyttet.
En stor internasjonal kjemisk produsents anlegg, lokalisert i Detroit, MI produserer en spesialkatalysator som brukes i bilindustrien. Produksjonen krever en unik, proprietær prosess som introduserer flere komponenter i en stor bulktank og blander ved hjelp av løsemidler. Noen av komponentene i blandingen, inkludert selve løsningsmidlet, er brannfarlige, og utgjør en farlig forbrenningstrussel. Tallrike avbøtende teknikker har blitt implementert, spesielt et trykkinertsystem, i et forsøk på å opprettholde prosesssikkerheten. Denne teknikken brukte en trykkventil for å kontrollere mengden inertgass som ble introdusert i fartøyets topprom basert på trykkendringer.
Målet var å fremskynde lasteprosessen for blandekaret, og dermed øke katalysatorproduksjonen.
Selv om trykkinertsystemet fungerte tilstrekkelig i noen år, manglet det to uvurderlige komponenter som anlegget trengte og var ikke lenger en levedyktig løsning. For det første var behovet for nøyaktig å måle og dokumentere at passende mengde oksygen hadde blitt fjernet fra headspace for å opprettholde nivåer under brennbart terskelen, og dermed gjøre fartøyet inert. For det andre var muligheten til å modifisere systemet for å øke strømningshastighetene til de forskjellige kjemiske komponentene som utgjør blandingen. Målet var å fremskynde lasteprosessen for blandekaret, og dermed øke katalysatorproduksjonen. På grunn av suksessen til produsentens produkt på markedet, hadde etterspørselen økt, og produksjonshastigheten led av flaskehalsen som ble skapt ved blandetanken.
Bekymring
Anleggssikkerhetsteknikk hadde bestemt at for å unngå oppbygging av statisk elektrisitet og akkumulering i matelinjer, måtte den volumetriske matehastigheten forbli lav. Denne hastigheten var langt lavere enn hva systemet var i stand til å produsere fra et mekanisk perspektiv. Uten nøyaktig måling av oksygennivået som er nødvendig for å opprettholde sikkerhetsterskler, var risikoen for stor til å øke matehastighetene ytterligere. Dermed ble flaskehalsen skapt.
Oppløsning
Da en gruppe anleggsingeniører fikk i oppgave å utvikle en teknikk som kunne fjerne flaskehalsen og forbedre produksjonsutbyttet, søkte en løsning. Teamet bestemte seg for å gå videre med et oksygenanalysatorbasert nitrogeninertkontrollsystem. Det første trinnet i prosjektet var å bestemme den maksimalt tillatte oksygenkonsentrasjonen de trengte å holde seg under, da inerteringssystemer tar sikte på å opprettholde oksygennivået i tankens hoderom under et regulert nivå.
Det første trinnet i prosjektet var å bestemme den maksimalt tillatte oksygenkonsentrasjonen de trengte å holde seg under, da inerteringssystemer tar sikte på å opprettholde oksygennivået i tankens hoderom under et regulert nivå.
Riktig måling av oksygen er avgjørende siden de fleste tilgjengelige data i produsentens tabeller som brukes for beregning av begrensende oksidantkonsentrasjon (LOC) eller maksimal oksidantkonsentrasjon (MOC) og øvre eller nedre brennbarhetsgrenser (UFL/LFL) for ulike kjemiske forbindelser er empiriske. Dette betyr at dataene er unøyaktige, og det kan forventes en viss feilmargin. National Fire Protection Association (NFPA) har tatt opp dette i sin retningslinje 69 og etablert sikkerhetsfaktorer som fjerner usikkerheten og feilene på siden av sikkerheten.
NFPA 69 Standard On Explosion Prevention Systems, 2019-utgaven
Denne standarden skal dekke minimumskravene for installasjon av systemer for forebygging av eksplosjoner i innkapslinger som inneholder brennbare konsentrasjoner av brennbare gasser, damper, tåker, støv eller hybridblandinger. Denne standarden skal gi grunnleggende informasjon for designingeniører, driftspersonell og myndigheter som har jurisdiksjon.
Når et mål for maksimal oksygenkonsentrasjon ble etablert, begynte teamet å evaluere strømningshastigheter for råmaterialeforsyningslinjer i systemet. Ved å øke matehastigheten til forskjellige linjer, etablerte de nøyaktige produktivitetsøkninger samtidig som oksygen ble holdt under det tillatte maksimum. Begeistringen økte da dataene bestemte at materialgjennomstrømningen til blandebeholderen kunne øke tilstrekkelig med en omtrentlig hastighet på 2 ½ ganger uten at det gikk på bekostning av sikkerheten; bekrefter verdien i den foreslåtte innføringen av et komplett oksygenanalysesystem.
I tillegg kan dataene generert av oksygenanalysatoren enkelt mates til en PLS og lagres for sporingsformål. Dette er uvurderlig for feilsøking og dokumentering av sikkerhetssamsvar ved behov.
konklusjonen
Bruken av et analysatorbasert oksygenmålende inerteringssystem viste seg å være en vinn-vinn for kunden. Det tillot dem først og fremst å sikre at sikkerheten alltid ble opprettholdt ved å holde oksygennivået under den nødvendige terskelen for å redusere risikoen for forbrenning. I tillegg oppnådde kunden målet om å øke produksjonsratene med mer enn det dobbelte, noe som hadde en betydelig positiv innvirkning på omsetningen. Til slutt skapte det muligheten til å generere og dokumentere dataregistreringer som trengs i tilfelle en sikkerhetsrevisjon.
MSA Gas Inerting Experts er tilgjengelige for å hjelpe i en rekke bruksområder. For hjelp, oppgi prosjektdetaljer på myBacharach.com/GAsurvey og en av våre applikasjonsingeniører vil hjelpe deg med å optimalisere prosessen ved å bruke inertering.
Lær mer om gassanalyse
Hvilken oksygensensor er best for din gassanalyseapplikasjon?
Hvorfor er prøvetilpasning nødvendig?
