Poprawa bezpieczeństwa procesu i wydajności produkcji
Dla wielu inżynierów procesu i producentów istnieją dwa istotne obszary w cyklu produkcyjnym, które wymagają szczególnej uwagi; bezpieczeństwo procesu i jakość produktu. W obu przypadkach najważniejszy jest dokładny pomiar i kontrola poziomu tlenu w zbiornikach i naczyniach procesowych. Ta historia sukcesu bada, w jaki sposób system inertyzacji do pomiaru tlenu oparty na analizatorach umożliwił zakładowi produkcyjnemu poprawę bezpieczeństwa procesu, poprawę jakości produktu i zwiększenie wydajności produkcji.
Duży międzynarodowy zakład chemiczny, zlokalizowany w Detroit, MI produkuje specjalny katalizator stosowany w przemyśle motoryzacyjnym. Produkcja wymaga unikalnego, zastrzeżonego procesu, który polega na wprowadzaniu kilku składników do dużego zbiornika zbiorczego i mieszaniu przy użyciu rozpuszczalników. Niektóre składniki mieszanki, w tym sam rozpuszczalnik, są łatwopalne, co stwarza niebezpieczne zagrożenie zapłonem. W celu utrzymania bezpieczeństwa procesu wdrożono liczne techniki łagodzące, w szczególności system zobojętniania ciśnieniowego. Ta technika wykorzystywała zawór ciśnieniowy do kontrolowania ilości gazu obojętnego wprowadzanego do górnej przestrzeni naczynia w oparciu o zmiany ciśnienia.
Celem było przyspieszenie procesu ładowania mieszalnika, a tym samym zwiększenie produkcji katalizatora.
Chociaż system zobojętniania ciśnieniowego działał wystarczająco przez kilka lat, brakowało mu dwóch bezcennych komponentów potrzebnych w zakładzie i nie był już opłacalnym rozwiązaniem. Po pierwsze, była potrzeba dokładnego pomiaru i udokumentowania, że odpowiednia ilość tlenu została usunięta z przestrzeni nad zawartością w celu utrzymania poziomów poniżej progu palności, czyniąc w ten sposób naczynie obojętnym. Po drugie, możliwość modyfikowania systemu w celu zwiększenia szybkości przepływu różnych składników chemicznych tworzących mieszankę. Celem było przyspieszenie procesu ładowania mieszalnika, a tym samym zwiększenie produkcji katalizatora. Ze względu na sukces produktu producenta na rynku, popyt wzrósł, a tempo produkcji ucierpiało z powodu wąskiego gardła powstałego w mieszalniku.
Troska
Inżynieria bezpieczeństwa roślin ustaliła, że aby uniknąć gromadzenia się elektryczności statycznej i jej akumulacji w liniach zasilających, wolumetryczna prędkość podawania musi pozostać niska. Ta stawka była znacznie niższa niż to, co system był w stanie wytworzyć z mechanicznego punktu widzenia. Bez dokładnego pomiaru poziomu tlenu potrzebnego do utrzymania progów bezpieczeństwa ryzyko było zbyt duże, aby dalej zwiększać dawki paszy. W ten sposób powstało wąskie gardło.
Rozwiązanie
Grupa inżynierów, którym powierzono opracowanie techniki, która mogłaby usunąć wąskie gardło i poprawić wydajność produkcji, szukała rozwiązania. Zespół postanowił iść naprzód z systemem kontroli obojętności azotem opartym na analizatorze tlenu. Pierwszym krokiem w projekcie było określenie maksymalnego dozwolonego stężenia tlenu, poniżej którego muszą pozostać, ponieważ systemy inertyzacji mają na celu utrzymanie poziomu tlenu w górnej części zbiornika poniżej regulowanego poziomu.
Pierwszym krokiem w projekcie było określenie maksymalnego dozwolonego stężenia tlenu, poniżej którego muszą pozostać, ponieważ systemy inertyzacji mają na celu utrzymanie poziomu tlenu w górnej części zbiornika poniżej regulowanego poziomu.
Właściwy pomiar tlenu jest niezbędny, ponieważ większość danych dostępnych w tabelach producenta używanych do obliczania granicznego stężenia utleniacza (LOC) lub maksymalnego stężenia utleniacza (MOC) oraz górnych lub dolnych granic palności (UFL/LFL) dla różnych związków chemicznych ma charakter empiryczny. Oznacza to, że dane są niedokładne i można się spodziewać pewnego marginesu błędu. Narodowe Stowarzyszenie Ochrony Przeciwpożarowej (NFPA) odniosło się do tego w swojej wytycznej 69 i ustaliło czynniki bezpieczeństwa, które usuwają niepewność i błędy po stronie bezpieczeństwa.
Norma NFPA 69 dotycząca systemów przeciwwybuchowych, wydanie 2019
Norma ta obejmuje minimalne wymagania dotyczące instalowania systemów zapobiegania wybuchom w obudowach zawierających palne stężenia gazów palnych, par, mgieł, pyłów lub mieszanin hybrydowych. Niniejsza norma powinna dostarczać podstawowych informacji dla inżynierów projektantów, personelu operacyjnego i właściwych władz.
Po ustaleniu docelowego maksymalnego stężenia tlenu zespół rozpoczął ocenę natężenia przepływu w liniach dostarczających surowce w systemie. Zwiększając szybkość podawania różnych linii, ustanowili precyzyjne naddatki na wzrost wydajności przy jednoczesnym utrzymaniu tlenu poniżej dozwolonego maksimum. Podekscytowanie wzrosło, gdy dane wykazały, że przepustowość materiału do naczynia do mieszania może wystarczająco wzrosnąć w przybliżonym tempie 2 raza bez narażania bezpieczeństwa; potwierdzające wartość w proponowanym wprowadzeniu kompletnego systemu analizy tlenu.
Dodatkowo dane generowane przez analizator tlenu mogą być łatwo przesyłane do PLC i przechowywane w celu śledzenia. Jest to nieocenione przy rozwiązywaniu problemów i dokumentowaniu zgodności z przepisami w razie potrzeby.
Wnioski
Zastosowanie systemu inertyzacji do pomiaru tlenu opartego na analizatorze okazało się korzystne dla klienta. Pozwoliło im to przede wszystkim na zapewnienie stałego bezpieczeństwa poprzez utrzymywanie poziomu tlenu poniżej niezbędnego progu, co znacznie zmniejsza ryzyko spalania. Ponadto klient osiągnął cel, jakim było ponad dwukrotne zwiększenie tempa produkcji, co miało znaczący pozytywny wpływ na jego przychody. Wreszcie stworzyło możliwość generowania i dokumentowania rekordów danych potrzebnych w przypadku audytu bezpieczeństwa.
Eksperci MSA ds. inertyzacji gazowej są dostępni, aby pomóc w różnych zastosowaniach. Aby uzyskać pomoc, podaj szczegóły projektu na myBacharach.com/GAsurvey a jeden z naszych inżynierów aplikacji pomoże zoptymalizować Twój proces za pomocą inertyzacji.
Dowiedz się więcej o analizie gazów
Który czujnik tlenu jest najlepszy do Twojej aplikacji do analizy gazów?
Dlaczego potrzebne jest kondycjonowanie próbki?
