Förbättring av processsäkerhet och produktionsutbyte
För många processingenjörer och tillverkare finns det två viktiga områden i produktionscykeln som kräver noggrann uppmärksamhet; processsäkerhet och produktkvalitet. I båda fallen är det avgörande att noggrant mäta och kontrollera syrenivåerna i tankar och processkärl. Denna framgångssaga utforskar hur ett analysatorbaserat syremätningssystem gjorde det möjligt för en tillverkningsanläggning att förbättra processsäkerheten, förbättra produktkvaliteten och öka produktionsutbytet.
En stor internationell kemikalietillverkares fabrik, belägen i Detroit, MI producerar en specialkatalysator som används inom bilindustrin. Produktionen kräver en unik, proprietär process som introducerar flera komponenter i en stor bulktank och blandar med lösningsmedel. Vissa av komponenterna i blandningen, inklusive lösningsmedlet i sig, är brandfarliga och utgör ett farligt hot om förbränning. Ett flertal begränsningstekniker har implementerats, särskilt ett tryckinertsystem, i ett försök att upprätthålla processsäkerhet. Denna teknik använde en tryckventil för att styra mängden inert gas som infördes i kärlets topputrymme baserat på tryckförändringar.
Målet var att påskynda lastningen av blandningskärlet och därför öka katalysatorproduktionen.
Även om tryckinerteringssystemet fungerade tillräckligt under några år, saknade det två ovärderliga komponenter som behövdes av anläggningen och var inte längre en hållbar lösning. För det första var behovet av att noggrant mäta och dokumentera att den lämpliga mängden syre hade avlägsnats från det övre utrymmet för att hålla nivåerna under tröskeln för brännbart, vilket gör kärlet inert. För det andra var möjligheten att modifiera systemet för att öka flödeshastigheterna för de olika kemiska komponenterna som utgör blandningen. Målet var att påskynda lastningen av blandningskärlet och därför öka katalysatorproduktionen. På grund av framgången för tillverkarens produkt på marknaden hade efterfrågan ökat, och produktionstakten led av flaskhalsen som skapades vid blandningstanken.
Oro
Anläggningssäkerhetsteknik hade bestämt att för att undvika uppbyggnad av statisk elektricitet och ackumulering i matningsledningar, måste den volymetriska matningshastigheten förbli låg. Denna hastighet var mycket lägre än vad systemet kunde producera ur ett mekaniskt perspektiv. Utan noggrann mätning av syrenivåer som behövs för att upprätthålla säkerhetströskelvärden var risken för stor för att öka matningshastigheterna ytterligare. Därmed skapades flaskhalsen.
Lösning
En grupp fabriksingenjörer fick i uppdrag att ta fram en teknik som kunde ta bort flaskhalsen och förbättra produktionsutbytet, och sökte en lösning. Teamet bestämde sig för att gå vidare med ett syreanalysatorbaserat kontrollsystem för kväveinert. Det första steget i projektet var att fastställa den maximalt tillåtna syrekoncentrationen de behövde hålla sig under, eftersom inerteringssystem syftar till att hålla syrenivåerna i tankens övre utrymme under en reglerad nivå.
Det första steget i projektet var att fastställa den maximalt tillåtna syrekoncentrationen de behövde hålla sig under, eftersom inerteringssystem syftar till att hålla syrenivåerna i tankens övre utrymme under en reglerad nivå.
Korrekt mätning av syre är absolut nödvändigt eftersom de flesta tillgängliga data i tillverkarens tabeller som används för beräkning av begränsande oxidantkoncentration (LOC) eller maximal oxidantkoncentration (MOC) och övre eller undre brännbarhetsgränser (UFL/LFL) för olika kemikalieföreningar är empiriska. Detta innebär att uppgifterna är inexakta, och en viss felmarginal kan förväntas. National Fire Protection Association (NFPA) har tagit upp detta i sin riktlinje 69 och fastställt säkerhetsfaktorer som tar bort osäkerheterna och felen på säkerhetssidan.
NFPA 69 Standard On Explosion Prevention Systems, 2019 Edition
Denna standard ska täcka minimikraven för installation av system för att förhindra explosioner i kapslingar som innehåller brandfarliga koncentrationer av brandfarliga gaser, ångor, dimma, damm eller hybridblandningar. Denna standard ska tillhandahålla grundläggande information för konstruktionsingenjörer, driftpersonal och myndigheter som har jurisdiktion.
När ett mål för maximal syrekoncentration fastställts började teamet utvärdera flödeshastigheterna för råmaterialtillförselledningarna i systemet. Genom att höja matningshastigheten för olika linjer, fastställde de exakta produktivitetsökningar samtidigt som syret hölls under det tillåtna maxvärdet. Upphetsningen steg när data fastställde att materialgenomströmningen till blandningskärlet kunde öka tillräckligt med en ungefärlig hastighet av 2 ½ gånger utan att kompromissa med säkerheten; bekräftande värdet i det föreslagna införandet av ett komplett syreanalyssystem.
Dessutom kan data som genereras av syreanalysatorn enkelt matas till en PLC och lagras för spårningsändamål. Detta är ovärderligt för felsökning och dokumentation av säkerhetsöverensstämmelse när det behövs.
Slutsats
Användningen av ett analysatorbaserat syremätningssystem visade sig vara en win-win för kunden. Det gjorde det möjligt för dem, först och främst, att säkerställa att säkerheten alltid upprätthölls genom att hålla syrenivåerna under den nödvändiga tröskeln för att avsevärt minska risken för förbränning. Dessutom uppnådde kunden sitt mål att öka produktionstakten med mer än det dubbla, vilket hade en betydande positiv inverkan på deras intäkter. Slutligen skapades möjligheten att generera och dokumentera dataposter som behövs i händelse av en säkerhetsrevision.
MSA gasinerteringsexperter finns tillgängliga för att hjälpa till i en mängd olika applikationer. För hjälp, ange projektinformation på myBacharach.com/GAsurvey och en av våra applikationsingenjörer hjälper dig att optimera din process med hjälp av inertering.
Läs mer om gasanalys
Vilken syresensor är bäst för din gasanalysapplikation?
Varför behövs provkonditionering?
