SlideShare a Scribd company logo
AUTOMAZIONE SICURA DI PROCESSO CHIMICO
UN CASE STUDY
INTRODUZIONE
Il processo preso in considerazione è la polimerizzazione del monomero cloruro di vinile nel PVC. Il case study si basa
su un processo ben noto che tratta una sostanza il VCM che è infiammabile e produce prodotti tossici in combustione
inoltre è un noto cancerogeno. Il processo si basa un impianto semicontinuo costituito da diversi reattori con tempi di
10 ore di polimerizzazione. Il cuore del processo è un reattore cstr agitato meccanicamente dove il calore di reazione
viene rimosso con acqua di raffreddamento in camicia e dove la reazione avviene in reattori multipli in parallelo in
modo che si opera in modalità semicontinua. Se il reattore ha subito azioni di manutenzione dopo l’ultimo batch ,questo
deve essere bonificato dall’aria per minimizzare l’ossidazione del monomero che produce HCl che può portare a
corrosione del recipiente.In altro modo il primo step è trattare il reattore con una soluzione antifouling per prevenire la
polimerizzazione sulle pareti.
Quindi il VCM liquido viene caricato al reattore. Un iniziatore (perossido liquido) è disciolto nel monomero. Poiché
questo composto si può decomporre è immagazzinato a bassa temperatura in bunker speciali. Piccole quantità sono
prelevate per l’uso comune. Il perossido è introdotto in un piccolo ricevitore per assicurarsi che solo la quantità corretta
è utilizzata.
Dopo che l’iniziatore è aggiunto il reattore è riscaldato con acqua calda e portato alla temperatura di reazione.
L’agitazione è necessaria per sospendere il monomero nell’acqua usata per controllare il calore di reazione e per fini di
qualità del prodotto. Poiché la reazione è esotermica acqua di raffreddamento circola nella camicia del reattore. La
reazione si dice finita quando la pressione diminuisce indicando che la maggior parte del monomero ha reagito. Il
polimero è scaricato ed inviato a valle del reattore per ulteriori trattamenti(recupero monomero,
strippaggio,asciugatura).
IDENTIFICAZIONE DEI PERICOLI
Il primo passo nello sviluppo del processo è identificare i parametri di processo,definire i pericoli per la sicurezza e per
l’impatto ambientale e ricercare soluzioni per un processo più sicuro.Per tale fine sono necessarie le informazioni circa
le caratteristiche di pericolo delle sostanze coinvolte e dei prodotti. Comunque le condizioni di reazione e l’iniziatore
devono essere attentamente scelte per assicurarsi che la velocità di reazione sia adeguatamente controllata e siano
prevenuti i fenomeni di runa way mentre si garantisce la qualità e la produttività.La scelta cade sulla polimerizzazione
in acqua ma ciò richiede l’uso di piccole quantità di pericolosi iniziatori la cui sicurezza va valutata.
In questo caso i principali pericoli sono associati all’infiammabilità e alla tossicità dei prodotti di combustione del
monomero VCM.Come primo passo è utile fare una disamina degli incidenti occorsi negli anni:
nel 1961 in un impianto di PVC in Giappone un incidente in cui morirono 4 persone fu dovuto allo scarico del batch da
un reattore sbagliato cosicché del monomero non reagito fu rilasciato in impianto che conteneva reattori in parallelo. I
vapori di VCM furono innescati da una scintilla di qualche macchinario con conseguente esplosione. In un altro
incidente un lavoratore aprì per sbaglio un passoduomo di un reattore in servizio con fuoriuscita di grosse quantità di
monomero che si incendiarono e portarono alla morte dell’addetto alla manutenzione. In un altro incidente un operatore
caricò il reattore di monomero con la valvola di fondo aperta. Altri incidenti sono occorsi durante la manutenzione di
una pompa di VCM a causa della presenza di contaminazione del perossido ,oppure ci fu un rilascio di VCM da uno
scrubber a causa di problemi di manutenzione ad una valvola otturata con conseguente ignizione e morte di operatori.
Pertanto i pericoli si possono sintetizzare in :
Jet fire:un aperdita da un sistema in pressione che brucia e forma un getto di fuoco che impinge altre apparecchiature
(un getto da un buco di 2 “ produce jet-fire di circa 10 metri)
Flash –fire:un rilascio di un liquido in pressione produce vapori infiammabili che viaggiano verso una sorgente di
agnizione.
Pool fire:un rilascio di liquido forma una pozza che brucia con fiamme che possono esser alte due,tre volte la larghezza
della pozza
Bleve:un recipiente pressurizzato pieno di monomero esposto a fuoco esterno può cedere dovuto a debolezza
metallurgica,un tale evento porta alla formazione di una palla di fuoco.Le valvole di sicurezza non prevengono i Bleve.
Esplosion:la perdita di gas in ambiente confinato porta in presenta di sorgente di innesco ad esplosione.
Hydraulic Failure:Sovra riempimento di un recipiente con successiva espansione del liquido dovuto a riscaldamento
può portare al collasso del recipiente.
Stress corrosion failure:aria nel sistema può portare alla presenza di HCl che può portare ad una perdita dell’integrità
meccanica.
Toxic Combustion products:la combustione del monomero porta alla presenza di fosgene,HCl,CO insieme ad altre
sostanze tossiche.
Runaway polimerization:la polimerizzazione se non ben controllata può portare a sovrapressione e rottura del reattore.
Un rilascio di 27000 Kg di monomero (contenuto del reattore) potrebbe produrre una nuvola di vapori con aerosol che
porterebbe avere la forma di un pancake e che può raggiungere i 450 metri interessando le aree esterne allo
stabilimento.
DEFINIZIONE DEL PROCESSO
Gli step operativi sono così sintetizzati:
Pre evacuazione dell’aria:se il reattore è stato in manutenzione va rimosso l’ossigeno dell’aria per problemi di qualità
del prodotto e per l’integrità meccanica del reattore (Corrosione)
Preparazione del reattore:il rettore vuoto è lavato con acqua,provato per le perdite se il passoduomo è stato apero e
trattato con antisporcante.
Carico acqua demineralizzata: un carico controllato di acqua è immesso nel reattore.Un eccesso può portare a
sovraccarico,un difetto può portare a problemi di qualità e problemi di runaway.Tutti gli altri additivi sono aggiunti.
Carica del monomero:un carico accurato del monomero è fatto.
Riscaldamento del reattore:l’iniaziatore è aggiunto dal suo ricevitore,il reattore è riscaldato fino alla temperatura a cui
comincia la reazione (5 C sotto la temperatura di regime)
Reazione:il riscaldamento è tolto,si fa passare acqua di raffreddamento nella camicia si controlla la temperatura di
polimerizzazione
Terminazione:quando la pressione nel reattore si abbassa significa che non c’è più monomero da reagire e il batch è
scaricato
Scarico reattore:il reattore è scaricato alle unità a valle,per prevenire il deposito del polimero sul fondo l’agitatore è
tenuto in marcia.Il monomero è recuperato per il suo riutilizzo in reazione.
Ci sono altri due sistemi che sono utilizzati in fase di emergenza:
Shortstop chemical:un agente che termina la polimerizzazione del batch.Comunque l’agitazione è necessaria per una
buona distribuzione del shortstop per fermare rapidamente la polimerizzazione.In caso di mancato funzionamento
dell’agitatore il shortstop deve essere aggiunto in 2 minuti per poter utilizzare ancora i moti di agitazione dl liquido in
reazione. Come back-up si usa abbassare la pressione nel reattore per generare delle bolle che mantengono in agitazione
il reattore.
Automatic depressurization:in caso di reazione incontrollata ,il sistema può essere tenuto sotto controllo con una
depressurizzazione del reattore e scarico dei vapori.Il calore di vaporizzazione rimuove il calore di reazione.
HAZARD ASSESSMENT
Si riporta di seguito una tabella con una lista di eventi incidentali e le relative strategie di prevenzione.
N Evento iniziale Deviazione di processo Variabile di processo
interssata
prevenzione
1 Il controllo dell’acqua
di raffreddamento
fallisce
La perita di controllo porta a
runaway
Bassa portata CW
Alta temp.reat.
Alta press.reat.
Add.shortstop
Acqua di
raffreddamento in
emergenza
Depressurizzazione
reattore(interlock)
PSV
2 Mancanza agitazione
batch
Ridotto raffreddamento,non
uniformità di reazione porta a
runaway
Amperaggio motore
basso
Alta temp raet.
Alta press reat.
Add shortstop
Depress.reat.
psv
3 Manacanza EE Perdita agitazione,runaway Motore agitatore off
Bassa CW
Alta temp
Alta press
Add shortstop
Depres.reat.
PSV
4 Pompa di
raffreddamento ferma,
Perdita di raffreddamento con
runaway
Bassa portata CW
Alta temp
Alta pres
Turbina a vapore sulla
pompa
Ad shortstop
Depres reat.
PSV
5 Errore carico nella
ricetta,eccesso carico
iniziatore
Alta concentrazione dell’inizatore
causa runaway
Alta carica
Alto peso
Alta press.
Add shortstop
Depress reatt
(interblocco)
PSV
6 Sistema di controllo
errore
sovrariempimento
reattore
Il reattore diventa pieno
all’aumento della
temperatura,possibile danno
idraulico,rilascio di monomero
all’esterno
Alto peso
Alto livello
Alta pressione
Confronta peso con la
ricetta (inteblocco)
Depres reat.
PSV
7 Malfunzionamento
controllo temperatura
,surriscaldamento
reattore in fase di
riscaldamento
Alta temperatura porta a runaway Alta temp
Alta pressione
Add shortstop
Acqua di raffred in
emergenza
(interblocco)
Depress. Reat
PSV
8 Tenuta del reattore
fuori uso
Possibile fuoriuscita di monomero
dalla tenuta
alta pressione nella
tenuta
rilevatori fumi su
impianto
Ventilazione
addizionale intorno alla
tenuta
Depres. Reattore per
alta pressione tenuta
(interblocco)
Si può pensare alla seguente strategia di prevenzione:
A)per trattare gli scenari di runaway dove l’agitatore è in marcia (N 1,4,5,7) si può proporre la seguente sequenza:
• Ad alta temperatura o pressione si attiva la massima portata dell’acqua di raffreddamento (Interblocco) e si
allerta l’operatore con allarme
• Se la temperatura e la pressione continuano a crescere l’operatore attiva l’aggiunta del shortstop
• Se nemmeno questo metodo ferma la reazione un “alto-alto allarme” sulla temperatura e pressione e il sistema
di interblocco depressurizza il reattore
B)per runaway che avvengono per agitatore non in marcia (N 2,3) altre protezioni in aggiunta a quelle del caso A sono:
• La perdita di agitazione viene indicata per basso amperaggio all’operatore da un allarme e dopo l’aggiunta del
shortstop un depressurizzazione è richiesta per miscelare il shortstop alla massa.(il sistema di
depressurizzazione è di back-up al controllo del runaway)
C) Basso o non presenza di acqua di raffreddamento : si usano le stesse sicurezza del caso A ,in aggiunta se la bassa
portata è causata dalla perdita di potenza elettrica,l’operatore è allertato dall’allarme di bassa portata e agisce inserendo
la turbina a vapore sulla pompa.
D)Sovraccarico di acqua o monomero:può portare a sovra riempimento del reattore con danno idraulici. Questo danno
è evitato se c’è un interblocco tra le celle di peso del reattore con allarme di alto peso e il sistema di riscaldamento del
reattore. Un back up è fornito con un interblocco “alto-alto” livello di pressione che attiva le valvole di
depressurizzazione in emergenza.
E)Rottura tenuta agitatore:questo può causare pericolose fuoriuscite di monomero. Questo è protetto con interblocco
alta pressione tenuta agitatore e depressurizzazione in emergenza.
F) Poiché il shortstop è così importante per controllare i runaway un interblocco è inserito per assicurarsi della
disponibilità del shortstop,tale interblocco non permette il carico di monomero se il livello del shortstop nel suo
recipiente è basso e se non è presente azoto di pressurizzazione.
ANALISI EVENTI INCIDENTALI
Evento 1: Mancanza acqua raffreddamento
Questo evento inizia un runaway che può diventare catastrofico.La protezione è il shortstop e le valvole di sicurezza.
Evento 2:fuori servizio agitatore
L’evento inizia un runaway simile all’evento 1 eccetto che è richiesta la depressurizzazione per miscelare il shortstop
nella massa del reattore,con mancanza di agitazione la massima portata di raffreddamento è insufficiente a fermare il
runaway così l’interblocco di depressurizzazione è l’unico efficace.
Evento 3:Mancanza Energia elettrica:stesse considerazione come evento 2
Evento 4:fuori servizio pompa raffreddamento
Questo evento è simile all’evento 1 eccetto che l’operatore può fermare il runaway solo azionando la turbina sulla
pompa dedicata o aggiungendo il shortstop.
Evento 5:carica doppia dell’iniziatore
Questo evento porta ad un runaway energico con alte velocità di reazione e sviluppo di calore anche se il
raffreddamento è funzionante.Sia le PSV che il sistema interblocco di depressurizzazione sono indicati per questo
evento,cosi come l’aggiunta del shortstop.
Evento 6:Sovra riempimento del reattore
Questo evento può portare alla fuoriuscita pericolosa di monomero. Con il numero alto di batch all’anno tale evento è
molto probabile .L’interblocco e l’allarme di alto peso,livello sulle celle peso si ritiene sufficiente. L’interblocco di
depressurizzazione e’ efficace.
Evento 7:Sovra riscaldamento del reattore
Questo evento porta a runaway simile all’evento 1.Efficaci sistemi di prevenzione sono l’interblocco con acqua di
raffreddamento di emergenza e la depressurizzazione.
Evento 8:Fuori servizio tenuta reattore
Lo speciale design della tenuta riduce la fuoriuscita del monomero. La ventilazione addizionale è sufficiente per
minimizzare il rischio e la bassa presenza di operatori sull’impianto riduce il rischio.
DESIGN DI UN SISTEMA DI CONTROLLO
Un sistema di controllo elettronico (PID control ,PLC,DCS)è scelto per le seguenti ragioni:
• L’impianto è costituito da molti reattori
• La control room è in posizione remota
• Le valvole on off hanno gli switch con la posizione indicata
• Le operazioni dalla control room riducono la presenza degli operatori sull’impianto
• Input elettronici sono utili per la gestione delle ricette
• È possibile fare una analisi dei dati confrontati con quelli di campo
Stazione operativa
Gli operatori nella control room hanno accesso a molta strumentazione tramite console per fare una analisi del
processo,per fare analisi di problem solving,controllo dello stato delle variabili,analisi di trend,analisi degli allarmi
Selezione dei sensori
Livello nei reattori:si sceglie un livello radar che può essere montato all’esterno del reattore.Il sistema è montato per
monitorare le fasi di carico e scarico reattore.Un livello interno sarebbe meno desiderabile perché opererebbe dentro una
massa agitata e soggetta ai sistemi di lavaggio con acqua ad alta pressione. Eliminare un ingresso nel reattore è
importante da la natura cancerogeno del monomero.
Temperatura:La temperatura è misurata da sono RDT dentro guaine in modo da facilitare lo sfilamento della
termocoppia. Il pozzetto è dotato di indicatore di pressione per indicare eventuali perdite sul pozzetto.
Pressione:Il sistema primario è costituito da un trasmettitore di pressione con tenuta a diaframma.
Portata:per caricare il monomero si utilizzano flussometri a turbina che hanno adeguate caratteristiche di affidabilità ed
inoltre permettono una integrazione del volume passato.
Peso:celle di carico sono fornite ad ogni reattore per fornire un indiretta indicazione del livello e indicazione delle
quantità caricate.
Corrente agitatore:un sensore di corrente è fornito per indicazione agitatore in marcia
Selezione elementi finali
Le valvole sono selezionante in base alle loro caratteristiche per minime perdite nell’ambiente e in secondo luogo per
minimizzare l’accumulo di polimero. Valvole a sfera o a farfalla con alta tenuta di chiusura sono selezionate.
Selezione del controller
Il sistema più in uso è un DCS perché i transitori sono relativamente bassi e un normale DCS è sufficiente per
l’applicazione.
Procedure amministrative per mantenere l’integrità
Può essere necessario condurre un FAT (factory acceptance Test) sul sistema di controllo del DCS.Una procedura per
valicare la logica di controllo del sistema risulta necessaria compresa la analisi della sequenza di controllo della
reazione a batch.Delle SOP (standard operating procedures) verranno fornite agli operatori in cui sono descritte tutte le
fasi di processo,come funzionano i controlli di processo (setpoint,allarmi di processo,limiti di temperatura e
pressione,range durante la reazione ,quali azioni intraprendere in caso di scostamento)
Una conferma dell’operatore che l’azione è stata presa deve essere necessaria prima di passare ad un prossimo step di
processo.Procedure di emergenza che descrive cosa deve fare quando i parametri critici sono in allarme.Un altra
procedura deve essere emessa in modo che in caso di uptodate del sosftware non sia compromessa la sicurezza. Tale
procedura deve contenere:
• Revisione base per la decisione di upgrade
• Rendere subito disponibile copie di back-up del sistema corrente di software
• Operazioni di processo sono fermate durante il periodo di validazione
• Tutti le pagine grafiche sono validate come corrette
• Le logiche di controllo sono testate verso i criteri di design
• I limiti di controllo di temperatura e pressione sono sempre operativi
• Tutti i cambi sono comunicati al personale operativo che deve capire l’entità del cambio
Una procedura formale deve esserci in tutti i casi in cui sono richieste revisioni,approvazioni,cambi di
documentazione.Master copy di tutta la configurazione di sistema deve essere tenuta e posta in luogo sicuro per l’uso
in caso di totale rottura del sistema.
Una revisione schedulata deve essere prevista.
Procedure sugli intreblocchi
Una procedura di impianto deve affermare che nessun interblocco può esser bypassato durante il tempo richiesto di
reazione. Nessun allarme va bypassato in ogni momento del processo. Qualsiasi calibrazione della strumentazione va
fatta con processo non in opera.La procedura deve prevedere che se ci sono anomalie nell’interblocco l’operatore deve
proceder allo shutdown dell’impianto. La procedura non deve permettere nessuna modifica ai parametri di processo e
agli interblocchi se prima non è stata sufficientemente approvata e se prima non sia stata condotta un analisi hazop o
FMEA.
La procedura deve permette l’accesso ai sistemi di interblocchi con password solo a persone autorizzate che conosce il
sistema e il suo funzionamento. Tutte le attività di manutenzione sui sistemi di controllo e interblocco devono esser
documentate indicando il problema iniziale,l’identificazione delle cause,e l’implementazione della soluzione con
indicazione della persona responsabile.La procedura deve prevedere che una workstation è configurate per il sistema di
controllo e un'altra per gli interblocchi. Un test funzionale dovrebbe essere condotto sugli interblocchi prima di metterli
in servizio e a intervalli regolari. Il sistema di test deve validare i seguenti punti:
• Le operazioni e range degli input incluso i dispositivi primari e i moduli di input degli inteblocchi
• La logica delle operazioni associata a ogni input device
• I set point di tutti gli input e la posizione di contatto degli switch
• Gli allarmi con le loro funzioni
• La funzione di tutti gli output agli elementi finali di controllo
• L’azione corretta degli elementi finali di controllo (valvole,attuatori)
• Qualsiasi variabile o output che indica lo stato di processo dell’impianto
• La versione software aggiornata
• Se l’azione del sistema in mancanza di energia (EE,aria strumenti) è corretta
Altre procedure
L’addestramento del personale all’uso del software deve esser condotto prima di mettere in marcia l’impianto e deve
essere ripetuto in caso di modifiche.
La documentazione sul sistema software corrente deve essere aggiornata,qualsiasi modifica va documentata.
Un audit va fatto sul sistema di controllo e un follow up va implementato.L’audit deve comprendere:
• Revisione di tutte le modifiche fatte sin dall’ultimo audit o verifica
• Revisione di tutti i problemi occorsi al software
• Verifica dei functional checks del sistema fatti annualmente
• Verifica che tutta la documentazione ufficiale è in ordine
• Verifica che le persona sappiano usare correttamente il software
• Verifica che quanto progettato è stato realizzato
• Verifica di procedure di emergenza comprese le periodi simulazioni
Riferimenti bibliografici:
1)guidelines for safe automation of chemical processes –CCPS-Aiche
• Le operazioni e range degli input incluso i dispositivi primari e i moduli di input degli inteblocchi
• La logica delle operazioni associata a ogni input device
• I set point di tutti gli input e la posizione di contatto degli switch
• Gli allarmi con le loro funzioni
• La funzione di tutti gli output agli elementi finali di controllo
• L’azione corretta degli elementi finali di controllo (valvole,attuatori)
• Qualsiasi variabile o output che indica lo stato di processo dell’impianto
• La versione software aggiornata
• Se l’azione del sistema in mancanza di energia (EE,aria strumenti) è corretta
Altre procedure
L’addestramento del personale all’uso del software deve esser condotto prima di mettere in marcia l’impianto e deve
essere ripetuto in caso di modifiche.
La documentazione sul sistema software corrente deve essere aggiornata,qualsiasi modifica va documentata.
Un audit va fatto sul sistema di controllo e un follow up va implementato.L’audit deve comprendere:
• Revisione di tutte le modifiche fatte sin dall’ultimo audit o verifica
• Revisione di tutti i problemi occorsi al software
• Verifica dei functional checks del sistema fatti annualmente
• Verifica che tutta la documentazione ufficiale è in ordine
• Verifica che le persona sappiano usare correttamente il software
• Verifica che quanto progettato è stato realizzato
• Verifica di procedure di emergenza comprese le periodi simulazioni
Riferimenti bibliografici:
1)guidelines for safe automation of chemical processes –CCPS-Aiche

More Related Content

Viewers also liked

7.1 SIX SIGMA E PROCESSI CHIMICI
7.1  SIX SIGMA E PROCESSI CHIMICI7.1  SIX SIGMA E PROCESSI CHIMICI
7.1 SIX SIGMA E PROCESSI CHIMICIalfredo ruggiero
 
JG cv final
JG cv finalJG cv final
JG cv final
Joseph Guarraci
 
Disfemia
DisfemiaDisfemia
Disfemia
lanaleta
 
2014 sem vii unit v telephone sales
2014 sem vii unit v telephone sales2014 sem vii unit v telephone sales
2014 sem vii unit v telephone sales
Peeyush Srivastav
 
EFFECT OF SHEAR WALL AREA ON SEISMIC BEHAVIOR OF MULTI STORIED BUILDINGS WITH...
EFFECT OF SHEAR WALL AREA ON SEISMIC BEHAVIOR OF MULTI STORIED BUILDINGS WITH...EFFECT OF SHEAR WALL AREA ON SEISMIC BEHAVIOR OF MULTI STORIED BUILDINGS WITH...
EFFECT OF SHEAR WALL AREA ON SEISMIC BEHAVIOR OF MULTI STORIED BUILDINGS WITH...
Ijripublishers Ijri
 
Insolvency & Bankruptcy Code
Insolvency & Bankruptcy Code Insolvency & Bankruptcy Code
Insolvency & Bankruptcy Code
Pavan Kumar Vijay
 
Media Evaluation
Media EvaluationMedia Evaluation
Media Evaluation
LaurenClarke123
 
Bidyarnab Resume
Bidyarnab ResumeBidyarnab Resume
Bidyarnab Resume
Bidyarnab Rajkhowa
 

Viewers also liked (8)

7.1 SIX SIGMA E PROCESSI CHIMICI
7.1  SIX SIGMA E PROCESSI CHIMICI7.1  SIX SIGMA E PROCESSI CHIMICI
7.1 SIX SIGMA E PROCESSI CHIMICI
 
JG cv final
JG cv finalJG cv final
JG cv final
 
Disfemia
DisfemiaDisfemia
Disfemia
 
2014 sem vii unit v telephone sales
2014 sem vii unit v telephone sales2014 sem vii unit v telephone sales
2014 sem vii unit v telephone sales
 
EFFECT OF SHEAR WALL AREA ON SEISMIC BEHAVIOR OF MULTI STORIED BUILDINGS WITH...
EFFECT OF SHEAR WALL AREA ON SEISMIC BEHAVIOR OF MULTI STORIED BUILDINGS WITH...EFFECT OF SHEAR WALL AREA ON SEISMIC BEHAVIOR OF MULTI STORIED BUILDINGS WITH...
EFFECT OF SHEAR WALL AREA ON SEISMIC BEHAVIOR OF MULTI STORIED BUILDINGS WITH...
 
Insolvency & Bankruptcy Code
Insolvency & Bankruptcy Code Insolvency & Bankruptcy Code
Insolvency & Bankruptcy Code
 
Media Evaluation
Media EvaluationMedia Evaluation
Media Evaluation
 
Bidyarnab Resume
Bidyarnab ResumeBidyarnab Resume
Bidyarnab Resume
 

Similar to 6.1 AUTOMAZIONE SICURA DI PROCESSO CHIMICO

Beni culturali 2010
Beni culturali  2010Beni culturali  2010
Beni culturali 2010Dario
 
Recupero energia dalle reti vapore - Spirax Sarco all'evento Recupero Energia...
Recupero energia dalle reti vapore - Spirax Sarco all'evento Recupero Energia...Recupero energia dalle reti vapore - Spirax Sarco all'evento Recupero Energia...
Recupero energia dalle reti vapore - Spirax Sarco all'evento Recupero Energia...
Michele Golfieri
 
Gascromatografia Troubleshooting.ppsx
Gascromatografia Troubleshooting.ppsxGascromatografia Troubleshooting.ppsx
Gascromatografia Troubleshooting.ppsx
Davide Facciabene
 
Innovazione tecnologica nel solare termico
Innovazione tecnologica nel solare termicoInnovazione tecnologica nel solare termico
Innovazione tecnologica nel solare termico
Viessmann Italia
 
02 sedici lavoratori di una grande catena commerciale sono stati vittime di...
02   sedici lavoratori di una grande catena commerciale sono stati vittime di...02   sedici lavoratori di una grande catena commerciale sono stati vittime di...
02 sedici lavoratori di una grande catena commerciale sono stati vittime di...http://www.studioingvolpi.it
 
Recupero Energia - Le soluzioni ad elevato rendimento di Spirax Sarco
Recupero Energia - Le soluzioni ad elevato rendimento di Spirax SarcoRecupero Energia - Le soluzioni ad elevato rendimento di Spirax Sarco
Recupero Energia - Le soluzioni ad elevato rendimento di Spirax Sarco
Marco Achilli
 
I tubi di calore - Achille Mannini
I tubi di calore - Achille ManniniI tubi di calore - Achille Mannini
I tubi di calore - Achille ManniniGiovanni Rissone
 
Tesi federico della ricca
Tesi federico della riccaTesi federico della ricca
Tesi federico della ricca
thinfilmsworkshop
 
Spirax Sarco - recupero energetico nelle reti vapore - Brescia 21/04/2016
Spirax Sarco - recupero energetico nelle reti vapore - Brescia 21/04/2016Spirax Sarco - recupero energetico nelle reti vapore - Brescia 21/04/2016
Spirax Sarco - recupero energetico nelle reti vapore - Brescia 21/04/2016
Michele Golfieri
 
Istruzioni d'uso mixing unit Seppelfricke sd ed.07.2013 - gruppo miscelazione
Istruzioni d'uso mixing unit Seppelfricke sd ed.07.2013 - gruppo miscelazioneIstruzioni d'uso mixing unit Seppelfricke sd ed.07.2013 - gruppo miscelazione
Istruzioni d'uso mixing unit Seppelfricke sd ed.07.2013 - gruppo miscelazione
Seppelfricke SD
 
Progetto Sicurezza ed Ambiente
Progetto Sicurezza ed AmbienteProgetto Sicurezza ed Ambiente
Progetto Sicurezza ed Ambiente
PieroEro
 
Tesi master Paolo Modanese
Tesi master Paolo ModaneseTesi master Paolo Modanese
Tesi master Paolo Modanese
thinfilmsworkshop
 
Roberto Perego, VORTICE ELETTROSOCIALI SPA:VMC – Ventilazione Meccanica Contr...
Roberto Perego, VORTICE ELETTROSOCIALI SPA:VMC – Ventilazione Meccanica Contr...Roberto Perego, VORTICE ELETTROSOCIALI SPA:VMC – Ventilazione Meccanica Contr...
Roberto Perego, VORTICE ELETTROSOCIALI SPA:VMC – Ventilazione Meccanica Contr...
infoprogetto
 
4.4 MANUTENZIONE E PROCEDURE
4.4 MANUTENZIONE E PROCEDURE4.4 MANUTENZIONE E PROCEDURE
4.4 MANUTENZIONE E PROCEDUREalfredo ruggiero
 
Hydropath manuale-tecnico-greentech
Hydropath manuale-tecnico-greentechHydropath manuale-tecnico-greentech
Hydropath manuale-tecnico-greentech
GREENTECH SRL
 
2.5 valutazione rischio esplosione impianto frigo
2.5 valutazione rischio esplosione impianto frigo2.5 valutazione rischio esplosione impianto frigo
2.5 valutazione rischio esplosione impianto frigoalfredo ruggiero
 
Depliant biomasse
Depliant biomasseDepliant biomasse
Depliant biomasse
Gruppo Acqua
 
61 2017 gas, vapori e polveri
61   2017  gas, vapori e polveri61   2017  gas, vapori e polveri
61 2017 gas, vapori e polveri
http://www.studioingvolpi.it
 

Similar to 6.1 AUTOMAZIONE SICURA DI PROCESSO CHIMICO (20)

Beni culturali 2010
Beni culturali  2010Beni culturali  2010
Beni culturali 2010
 
Recupero energia dalle reti vapore - Spirax Sarco all'evento Recupero Energia...
Recupero energia dalle reti vapore - Spirax Sarco all'evento Recupero Energia...Recupero energia dalle reti vapore - Spirax Sarco all'evento Recupero Energia...
Recupero energia dalle reti vapore - Spirax Sarco all'evento Recupero Energia...
 
Gascromatografia Troubleshooting.ppsx
Gascromatografia Troubleshooting.ppsxGascromatografia Troubleshooting.ppsx
Gascromatografia Troubleshooting.ppsx
 
Innovazione tecnologica nel solare termico
Innovazione tecnologica nel solare termicoInnovazione tecnologica nel solare termico
Innovazione tecnologica nel solare termico
 
02 sedici lavoratori di una grande catena commerciale sono stati vittime di...
02   sedici lavoratori di una grande catena commerciale sono stati vittime di...02   sedici lavoratori di una grande catena commerciale sono stati vittime di...
02 sedici lavoratori di una grande catena commerciale sono stati vittime di...
 
Recupero Energia - Le soluzioni ad elevato rendimento di Spirax Sarco
Recupero Energia - Le soluzioni ad elevato rendimento di Spirax SarcoRecupero Energia - Le soluzioni ad elevato rendimento di Spirax Sarco
Recupero Energia - Le soluzioni ad elevato rendimento di Spirax Sarco
 
I tubi di calore - Achille Mannini
I tubi di calore - Achille ManniniI tubi di calore - Achille Mannini
I tubi di calore - Achille Mannini
 
Tesi federico della ricca
Tesi federico della riccaTesi federico della ricca
Tesi federico della ricca
 
Tesi
TesiTesi
Tesi
 
Spirax Sarco - recupero energetico nelle reti vapore - Brescia 21/04/2016
Spirax Sarco - recupero energetico nelle reti vapore - Brescia 21/04/2016Spirax Sarco - recupero energetico nelle reti vapore - Brescia 21/04/2016
Spirax Sarco - recupero energetico nelle reti vapore - Brescia 21/04/2016
 
Istruzioni d'uso mixing unit Seppelfricke sd ed.07.2013 - gruppo miscelazione
Istruzioni d'uso mixing unit Seppelfricke sd ed.07.2013 - gruppo miscelazioneIstruzioni d'uso mixing unit Seppelfricke sd ed.07.2013 - gruppo miscelazione
Istruzioni d'uso mixing unit Seppelfricke sd ed.07.2013 - gruppo miscelazione
 
Progetto Sicurezza ed Ambiente
Progetto Sicurezza ed AmbienteProgetto Sicurezza ed Ambiente
Progetto Sicurezza ed Ambiente
 
339 130910 suva-saldature
339   130910 suva-saldature339   130910 suva-saldature
339 130910 suva-saldature
 
Tesi master Paolo Modanese
Tesi master Paolo ModaneseTesi master Paolo Modanese
Tesi master Paolo Modanese
 
Roberto Perego, VORTICE ELETTROSOCIALI SPA:VMC – Ventilazione Meccanica Contr...
Roberto Perego, VORTICE ELETTROSOCIALI SPA:VMC – Ventilazione Meccanica Contr...Roberto Perego, VORTICE ELETTROSOCIALI SPA:VMC – Ventilazione Meccanica Contr...
Roberto Perego, VORTICE ELETTROSOCIALI SPA:VMC – Ventilazione Meccanica Contr...
 
4.4 MANUTENZIONE E PROCEDURE
4.4 MANUTENZIONE E PROCEDURE4.4 MANUTENZIONE E PROCEDURE
4.4 MANUTENZIONE E PROCEDURE
 
Hydropath manuale-tecnico-greentech
Hydropath manuale-tecnico-greentechHydropath manuale-tecnico-greentech
Hydropath manuale-tecnico-greentech
 
2.5 valutazione rischio esplosione impianto frigo
2.5 valutazione rischio esplosione impianto frigo2.5 valutazione rischio esplosione impianto frigo
2.5 valutazione rischio esplosione impianto frigo
 
Depliant biomasse
Depliant biomasseDepliant biomasse
Depliant biomasse
 
61 2017 gas, vapori e polveri
61   2017  gas, vapori e polveri61   2017  gas, vapori e polveri
61 2017 gas, vapori e polveri
 

More from alfredo ruggiero

Annual_report_2014
Annual_report_2014Annual_report_2014
Annual_report_2014
alfredo ruggiero
 
automation
automationautomation
automation
alfredo ruggiero
 
SHUTDOWN
SHUTDOWNSHUTDOWN
THE ROLE OF HUMAN ERROR IN ACCIDENTS
THE ROLE OF HUMAN ERROR IN ACCIDENTSTHE ROLE OF HUMAN ERROR IN ACCIDENTS
THE ROLE OF HUMAN ERROR IN ACCIDENTS
alfredo ruggiero
 
WASTE MINIMIZATION
WASTE MINIMIZATIONWASTE MINIMIZATION
WASTE MINIMIZATION
alfredo ruggiero
 
HAZOP
HAZOPHAZOP
production and maintenance
production and maintenanceproduction and maintenance
production and maintenance
alfredo ruggiero
 
alfredo ruggiero engtech ticheme
alfredo ruggiero engtech tichemealfredo ruggiero engtech ticheme
alfredo ruggiero engtech tichemealfredo ruggiero
 
Chemtura_Sustainabilty_2016_FINAL_low_27May2016
Chemtura_Sustainabilty_2016_FINAL_low_27May2016Chemtura_Sustainabilty_2016_FINAL_low_27May2016
Chemtura_Sustainabilty_2016_FINAL_low_27May2016
alfredo ruggiero
 
1.2Il ruolo della Produzione e della Manutenzione
1.2Il ruolo della Produzione e della Manutenzione1.2Il ruolo della Produzione e della Manutenzione
1.2Il ruolo della Produzione e della Manutenzionealfredo ruggiero
 
4.2 GESTIONE DELLE MODICHE
4.2 GESTIONE DELLE MODICHE4.2 GESTIONE DELLE MODICHE
4.2 GESTIONE DELLE MODICHEalfredo ruggiero
 
8.1 MINIMIZZAZIONE DEI RIFIUTI
8.1 MINIMIZZAZIONE DEI RIFIUTI8.1 MINIMIZZAZIONE DEI RIFIUTI
8.1 MINIMIZZAZIONE DEI RIFIUTIalfredo ruggiero
 
chemical reactor runaway case study
chemical reactor runaway case studychemical reactor runaway case study
chemical reactor runaway case study
alfredo ruggiero
 
1.1La sicurezza in uno stabilimento chimico
1.1La sicurezza in uno stabilimento chimico1.1La sicurezza in uno stabilimento chimico
1.1La sicurezza in uno stabilimento chimicoalfredo ruggiero
 
Company Presentation_Short Version
Company Presentation_Short VersionCompany Presentation_Short Version
Company Presentation_Short Version
alfredo ruggiero
 

More from alfredo ruggiero (19)

foto
fotofoto
foto
 
Annual_report_2014
Annual_report_2014Annual_report_2014
Annual_report_2014
 
automation
automationautomation
automation
 
SHUTDOWN
SHUTDOWNSHUTDOWN
SHUTDOWN
 
THE ROLE OF HUMAN ERROR IN ACCIDENTS
THE ROLE OF HUMAN ERROR IN ACCIDENTSTHE ROLE OF HUMAN ERROR IN ACCIDENTS
THE ROLE OF HUMAN ERROR IN ACCIDENTS
 
WASTE MINIMIZATION
WASTE MINIMIZATIONWASTE MINIMIZATION
WASTE MINIMIZATION
 
green chemistry
green chemistrygreen chemistry
green chemistry
 
HAZOP
HAZOPHAZOP
HAZOP
 
production and maintenance
production and maintenanceproduction and maintenance
production and maintenance
 
alfredo ruggiero engtech ticheme
alfredo ruggiero engtech tichemealfredo ruggiero engtech ticheme
alfredo ruggiero engtech ticheme
 
Chemtura_Sustainabilty_2016_FINAL_low_27May2016
Chemtura_Sustainabilty_2016_FINAL_low_27May2016Chemtura_Sustainabilty_2016_FINAL_low_27May2016
Chemtura_Sustainabilty_2016_FINAL_low_27May2016
 
1.2Il ruolo della Produzione e della Manutenzione
1.2Il ruolo della Produzione e della Manutenzione1.2Il ruolo della Produzione e della Manutenzione
1.2Il ruolo della Produzione e della Manutenzione
 
4.2 GESTIONE DELLE MODICHE
4.2 GESTIONE DELLE MODICHE4.2 GESTIONE DELLE MODICHE
4.2 GESTIONE DELLE MODICHE
 
2.2 HAZOP
2.2 HAZOP2.2 HAZOP
2.2 HAZOP
 
3.1 PRODUZIONE
3.1 PRODUZIONE3.1 PRODUZIONE
3.1 PRODUZIONE
 
8.1 MINIMIZZAZIONE DEI RIFIUTI
8.1 MINIMIZZAZIONE DEI RIFIUTI8.1 MINIMIZZAZIONE DEI RIFIUTI
8.1 MINIMIZZAZIONE DEI RIFIUTI
 
chemical reactor runaway case study
chemical reactor runaway case studychemical reactor runaway case study
chemical reactor runaway case study
 
1.1La sicurezza in uno stabilimento chimico
1.1La sicurezza in uno stabilimento chimico1.1La sicurezza in uno stabilimento chimico
1.1La sicurezza in uno stabilimento chimico
 
Company Presentation_Short Version
Company Presentation_Short VersionCompany Presentation_Short Version
Company Presentation_Short Version
 

6.1 AUTOMAZIONE SICURA DI PROCESSO CHIMICO

  • 1. AUTOMAZIONE SICURA DI PROCESSO CHIMICO UN CASE STUDY INTRODUZIONE Il processo preso in considerazione è la polimerizzazione del monomero cloruro di vinile nel PVC. Il case study si basa su un processo ben noto che tratta una sostanza il VCM che è infiammabile e produce prodotti tossici in combustione inoltre è un noto cancerogeno. Il processo si basa un impianto semicontinuo costituito da diversi reattori con tempi di 10 ore di polimerizzazione. Il cuore del processo è un reattore cstr agitato meccanicamente dove il calore di reazione viene rimosso con acqua di raffreddamento in camicia e dove la reazione avviene in reattori multipli in parallelo in modo che si opera in modalità semicontinua. Se il reattore ha subito azioni di manutenzione dopo l’ultimo batch ,questo deve essere bonificato dall’aria per minimizzare l’ossidazione del monomero che produce HCl che può portare a corrosione del recipiente.In altro modo il primo step è trattare il reattore con una soluzione antifouling per prevenire la polimerizzazione sulle pareti. Quindi il VCM liquido viene caricato al reattore. Un iniziatore (perossido liquido) è disciolto nel monomero. Poiché questo composto si può decomporre è immagazzinato a bassa temperatura in bunker speciali. Piccole quantità sono prelevate per l’uso comune. Il perossido è introdotto in un piccolo ricevitore per assicurarsi che solo la quantità corretta è utilizzata. Dopo che l’iniziatore è aggiunto il reattore è riscaldato con acqua calda e portato alla temperatura di reazione. L’agitazione è necessaria per sospendere il monomero nell’acqua usata per controllare il calore di reazione e per fini di qualità del prodotto. Poiché la reazione è esotermica acqua di raffreddamento circola nella camicia del reattore. La reazione si dice finita quando la pressione diminuisce indicando che la maggior parte del monomero ha reagito. Il polimero è scaricato ed inviato a valle del reattore per ulteriori trattamenti(recupero monomero, strippaggio,asciugatura). IDENTIFICAZIONE DEI PERICOLI Il primo passo nello sviluppo del processo è identificare i parametri di processo,definire i pericoli per la sicurezza e per l’impatto ambientale e ricercare soluzioni per un processo più sicuro.Per tale fine sono necessarie le informazioni circa le caratteristiche di pericolo delle sostanze coinvolte e dei prodotti. Comunque le condizioni di reazione e l’iniziatore devono essere attentamente scelte per assicurarsi che la velocità di reazione sia adeguatamente controllata e siano prevenuti i fenomeni di runa way mentre si garantisce la qualità e la produttività.La scelta cade sulla polimerizzazione in acqua ma ciò richiede l’uso di piccole quantità di pericolosi iniziatori la cui sicurezza va valutata. In questo caso i principali pericoli sono associati all’infiammabilità e alla tossicità dei prodotti di combustione del monomero VCM.Come primo passo è utile fare una disamina degli incidenti occorsi negli anni: nel 1961 in un impianto di PVC in Giappone un incidente in cui morirono 4 persone fu dovuto allo scarico del batch da un reattore sbagliato cosicché del monomero non reagito fu rilasciato in impianto che conteneva reattori in parallelo. I vapori di VCM furono innescati da una scintilla di qualche macchinario con conseguente esplosione. In un altro incidente un lavoratore aprì per sbaglio un passoduomo di un reattore in servizio con fuoriuscita di grosse quantità di monomero che si incendiarono e portarono alla morte dell’addetto alla manutenzione. In un altro incidente un operatore caricò il reattore di monomero con la valvola di fondo aperta. Altri incidenti sono occorsi durante la manutenzione di una pompa di VCM a causa della presenza di contaminazione del perossido ,oppure ci fu un rilascio di VCM da uno scrubber a causa di problemi di manutenzione ad una valvola otturata con conseguente ignizione e morte di operatori. Pertanto i pericoli si possono sintetizzare in : Jet fire:un aperdita da un sistema in pressione che brucia e forma un getto di fuoco che impinge altre apparecchiature (un getto da un buco di 2 “ produce jet-fire di circa 10 metri) Flash –fire:un rilascio di un liquido in pressione produce vapori infiammabili che viaggiano verso una sorgente di agnizione. Pool fire:un rilascio di liquido forma una pozza che brucia con fiamme che possono esser alte due,tre volte la larghezza della pozza Bleve:un recipiente pressurizzato pieno di monomero esposto a fuoco esterno può cedere dovuto a debolezza metallurgica,un tale evento porta alla formazione di una palla di fuoco.Le valvole di sicurezza non prevengono i Bleve. Esplosion:la perdita di gas in ambiente confinato porta in presenta di sorgente di innesco ad esplosione. Hydraulic Failure:Sovra riempimento di un recipiente con successiva espansione del liquido dovuto a riscaldamento può portare al collasso del recipiente. Stress corrosion failure:aria nel sistema può portare alla presenza di HCl che può portare ad una perdita dell’integrità meccanica. Toxic Combustion products:la combustione del monomero porta alla presenza di fosgene,HCl,CO insieme ad altre sostanze tossiche. Runaway polimerization:la polimerizzazione se non ben controllata può portare a sovrapressione e rottura del reattore.
  • 2. Un rilascio di 27000 Kg di monomero (contenuto del reattore) potrebbe produrre una nuvola di vapori con aerosol che porterebbe avere la forma di un pancake e che può raggiungere i 450 metri interessando le aree esterne allo stabilimento. DEFINIZIONE DEL PROCESSO Gli step operativi sono così sintetizzati: Pre evacuazione dell’aria:se il reattore è stato in manutenzione va rimosso l’ossigeno dell’aria per problemi di qualità del prodotto e per l’integrità meccanica del reattore (Corrosione) Preparazione del reattore:il rettore vuoto è lavato con acqua,provato per le perdite se il passoduomo è stato apero e trattato con antisporcante. Carico acqua demineralizzata: un carico controllato di acqua è immesso nel reattore.Un eccesso può portare a sovraccarico,un difetto può portare a problemi di qualità e problemi di runaway.Tutti gli altri additivi sono aggiunti. Carica del monomero:un carico accurato del monomero è fatto. Riscaldamento del reattore:l’iniaziatore è aggiunto dal suo ricevitore,il reattore è riscaldato fino alla temperatura a cui comincia la reazione (5 C sotto la temperatura di regime) Reazione:il riscaldamento è tolto,si fa passare acqua di raffreddamento nella camicia si controlla la temperatura di polimerizzazione Terminazione:quando la pressione nel reattore si abbassa significa che non c’è più monomero da reagire e il batch è scaricato Scarico reattore:il reattore è scaricato alle unità a valle,per prevenire il deposito del polimero sul fondo l’agitatore è tenuto in marcia.Il monomero è recuperato per il suo riutilizzo in reazione. Ci sono altri due sistemi che sono utilizzati in fase di emergenza: Shortstop chemical:un agente che termina la polimerizzazione del batch.Comunque l’agitazione è necessaria per una buona distribuzione del shortstop per fermare rapidamente la polimerizzazione.In caso di mancato funzionamento dell’agitatore il shortstop deve essere aggiunto in 2 minuti per poter utilizzare ancora i moti di agitazione dl liquido in reazione. Come back-up si usa abbassare la pressione nel reattore per generare delle bolle che mantengono in agitazione il reattore. Automatic depressurization:in caso di reazione incontrollata ,il sistema può essere tenuto sotto controllo con una depressurizzazione del reattore e scarico dei vapori.Il calore di vaporizzazione rimuove il calore di reazione. HAZARD ASSESSMENT Si riporta di seguito una tabella con una lista di eventi incidentali e le relative strategie di prevenzione. N Evento iniziale Deviazione di processo Variabile di processo interssata prevenzione 1 Il controllo dell’acqua di raffreddamento fallisce La perita di controllo porta a runaway Bassa portata CW Alta temp.reat. Alta press.reat. Add.shortstop Acqua di raffreddamento in emergenza Depressurizzazione reattore(interlock) PSV 2 Mancanza agitazione batch Ridotto raffreddamento,non uniformità di reazione porta a runaway Amperaggio motore basso Alta temp raet. Alta press reat. Add shortstop Depress.reat. psv 3 Manacanza EE Perdita agitazione,runaway Motore agitatore off Bassa CW Alta temp Alta press Add shortstop Depres.reat. PSV 4 Pompa di raffreddamento ferma, Perdita di raffreddamento con runaway Bassa portata CW Alta temp Alta pres Turbina a vapore sulla pompa Ad shortstop Depres reat.
  • 3. PSV 5 Errore carico nella ricetta,eccesso carico iniziatore Alta concentrazione dell’inizatore causa runaway Alta carica Alto peso Alta press. Add shortstop Depress reatt (interblocco) PSV 6 Sistema di controllo errore sovrariempimento reattore Il reattore diventa pieno all’aumento della temperatura,possibile danno idraulico,rilascio di monomero all’esterno Alto peso Alto livello Alta pressione Confronta peso con la ricetta (inteblocco) Depres reat. PSV 7 Malfunzionamento controllo temperatura ,surriscaldamento reattore in fase di riscaldamento Alta temperatura porta a runaway Alta temp Alta pressione Add shortstop Acqua di raffred in emergenza (interblocco) Depress. Reat PSV 8 Tenuta del reattore fuori uso Possibile fuoriuscita di monomero dalla tenuta alta pressione nella tenuta rilevatori fumi su impianto Ventilazione addizionale intorno alla tenuta Depres. Reattore per alta pressione tenuta (interblocco) Si può pensare alla seguente strategia di prevenzione: A)per trattare gli scenari di runaway dove l’agitatore è in marcia (N 1,4,5,7) si può proporre la seguente sequenza: • Ad alta temperatura o pressione si attiva la massima portata dell’acqua di raffreddamento (Interblocco) e si allerta l’operatore con allarme • Se la temperatura e la pressione continuano a crescere l’operatore attiva l’aggiunta del shortstop • Se nemmeno questo metodo ferma la reazione un “alto-alto allarme” sulla temperatura e pressione e il sistema di interblocco depressurizza il reattore B)per runaway che avvengono per agitatore non in marcia (N 2,3) altre protezioni in aggiunta a quelle del caso A sono: • La perdita di agitazione viene indicata per basso amperaggio all’operatore da un allarme e dopo l’aggiunta del shortstop un depressurizzazione è richiesta per miscelare il shortstop alla massa.(il sistema di depressurizzazione è di back-up al controllo del runaway) C) Basso o non presenza di acqua di raffreddamento : si usano le stesse sicurezza del caso A ,in aggiunta se la bassa portata è causata dalla perdita di potenza elettrica,l’operatore è allertato dall’allarme di bassa portata e agisce inserendo la turbina a vapore sulla pompa. D)Sovraccarico di acqua o monomero:può portare a sovra riempimento del reattore con danno idraulici. Questo danno è evitato se c’è un interblocco tra le celle di peso del reattore con allarme di alto peso e il sistema di riscaldamento del reattore. Un back up è fornito con un interblocco “alto-alto” livello di pressione che attiva le valvole di depressurizzazione in emergenza. E)Rottura tenuta agitatore:questo può causare pericolose fuoriuscite di monomero. Questo è protetto con interblocco alta pressione tenuta agitatore e depressurizzazione in emergenza. F) Poiché il shortstop è così importante per controllare i runaway un interblocco è inserito per assicurarsi della disponibilità del shortstop,tale interblocco non permette il carico di monomero se il livello del shortstop nel suo recipiente è basso e se non è presente azoto di pressurizzazione. ANALISI EVENTI INCIDENTALI Evento 1: Mancanza acqua raffreddamento
  • 4. Questo evento inizia un runaway che può diventare catastrofico.La protezione è il shortstop e le valvole di sicurezza. Evento 2:fuori servizio agitatore L’evento inizia un runaway simile all’evento 1 eccetto che è richiesta la depressurizzazione per miscelare il shortstop nella massa del reattore,con mancanza di agitazione la massima portata di raffreddamento è insufficiente a fermare il runaway così l’interblocco di depressurizzazione è l’unico efficace. Evento 3:Mancanza Energia elettrica:stesse considerazione come evento 2 Evento 4:fuori servizio pompa raffreddamento Questo evento è simile all’evento 1 eccetto che l’operatore può fermare il runaway solo azionando la turbina sulla pompa dedicata o aggiungendo il shortstop. Evento 5:carica doppia dell’iniziatore Questo evento porta ad un runaway energico con alte velocità di reazione e sviluppo di calore anche se il raffreddamento è funzionante.Sia le PSV che il sistema interblocco di depressurizzazione sono indicati per questo evento,cosi come l’aggiunta del shortstop. Evento 6:Sovra riempimento del reattore Questo evento può portare alla fuoriuscita pericolosa di monomero. Con il numero alto di batch all’anno tale evento è molto probabile .L’interblocco e l’allarme di alto peso,livello sulle celle peso si ritiene sufficiente. L’interblocco di depressurizzazione e’ efficace. Evento 7:Sovra riscaldamento del reattore Questo evento porta a runaway simile all’evento 1.Efficaci sistemi di prevenzione sono l’interblocco con acqua di raffreddamento di emergenza e la depressurizzazione. Evento 8:Fuori servizio tenuta reattore Lo speciale design della tenuta riduce la fuoriuscita del monomero. La ventilazione addizionale è sufficiente per minimizzare il rischio e la bassa presenza di operatori sull’impianto riduce il rischio. DESIGN DI UN SISTEMA DI CONTROLLO Un sistema di controllo elettronico (PID control ,PLC,DCS)è scelto per le seguenti ragioni: • L’impianto è costituito da molti reattori • La control room è in posizione remota • Le valvole on off hanno gli switch con la posizione indicata • Le operazioni dalla control room riducono la presenza degli operatori sull’impianto • Input elettronici sono utili per la gestione delle ricette • È possibile fare una analisi dei dati confrontati con quelli di campo Stazione operativa Gli operatori nella control room hanno accesso a molta strumentazione tramite console per fare una analisi del processo,per fare analisi di problem solving,controllo dello stato delle variabili,analisi di trend,analisi degli allarmi Selezione dei sensori Livello nei reattori:si sceglie un livello radar che può essere montato all’esterno del reattore.Il sistema è montato per monitorare le fasi di carico e scarico reattore.Un livello interno sarebbe meno desiderabile perché opererebbe dentro una massa agitata e soggetta ai sistemi di lavaggio con acqua ad alta pressione. Eliminare un ingresso nel reattore è importante da la natura cancerogeno del monomero. Temperatura:La temperatura è misurata da sono RDT dentro guaine in modo da facilitare lo sfilamento della termocoppia. Il pozzetto è dotato di indicatore di pressione per indicare eventuali perdite sul pozzetto.
  • 5. Pressione:Il sistema primario è costituito da un trasmettitore di pressione con tenuta a diaframma. Portata:per caricare il monomero si utilizzano flussometri a turbina che hanno adeguate caratteristiche di affidabilità ed inoltre permettono una integrazione del volume passato. Peso:celle di carico sono fornite ad ogni reattore per fornire un indiretta indicazione del livello e indicazione delle quantità caricate. Corrente agitatore:un sensore di corrente è fornito per indicazione agitatore in marcia Selezione elementi finali Le valvole sono selezionante in base alle loro caratteristiche per minime perdite nell’ambiente e in secondo luogo per minimizzare l’accumulo di polimero. Valvole a sfera o a farfalla con alta tenuta di chiusura sono selezionate. Selezione del controller Il sistema più in uso è un DCS perché i transitori sono relativamente bassi e un normale DCS è sufficiente per l’applicazione. Procedure amministrative per mantenere l’integrità Può essere necessario condurre un FAT (factory acceptance Test) sul sistema di controllo del DCS.Una procedura per valicare la logica di controllo del sistema risulta necessaria compresa la analisi della sequenza di controllo della reazione a batch.Delle SOP (standard operating procedures) verranno fornite agli operatori in cui sono descritte tutte le fasi di processo,come funzionano i controlli di processo (setpoint,allarmi di processo,limiti di temperatura e pressione,range durante la reazione ,quali azioni intraprendere in caso di scostamento) Una conferma dell’operatore che l’azione è stata presa deve essere necessaria prima di passare ad un prossimo step di processo.Procedure di emergenza che descrive cosa deve fare quando i parametri critici sono in allarme.Un altra procedura deve essere emessa in modo che in caso di uptodate del sosftware non sia compromessa la sicurezza. Tale procedura deve contenere: • Revisione base per la decisione di upgrade • Rendere subito disponibile copie di back-up del sistema corrente di software • Operazioni di processo sono fermate durante il periodo di validazione • Tutti le pagine grafiche sono validate come corrette • Le logiche di controllo sono testate verso i criteri di design • I limiti di controllo di temperatura e pressione sono sempre operativi • Tutti i cambi sono comunicati al personale operativo che deve capire l’entità del cambio Una procedura formale deve esserci in tutti i casi in cui sono richieste revisioni,approvazioni,cambi di documentazione.Master copy di tutta la configurazione di sistema deve essere tenuta e posta in luogo sicuro per l’uso in caso di totale rottura del sistema. Una revisione schedulata deve essere prevista. Procedure sugli intreblocchi Una procedura di impianto deve affermare che nessun interblocco può esser bypassato durante il tempo richiesto di reazione. Nessun allarme va bypassato in ogni momento del processo. Qualsiasi calibrazione della strumentazione va fatta con processo non in opera.La procedura deve prevedere che se ci sono anomalie nell’interblocco l’operatore deve proceder allo shutdown dell’impianto. La procedura non deve permettere nessuna modifica ai parametri di processo e agli interblocchi se prima non è stata sufficientemente approvata e se prima non sia stata condotta un analisi hazop o FMEA. La procedura deve permette l’accesso ai sistemi di interblocchi con password solo a persone autorizzate che conosce il sistema e il suo funzionamento. Tutte le attività di manutenzione sui sistemi di controllo e interblocco devono esser documentate indicando il problema iniziale,l’identificazione delle cause,e l’implementazione della soluzione con indicazione della persona responsabile.La procedura deve prevedere che una workstation è configurate per il sistema di controllo e un'altra per gli interblocchi. Un test funzionale dovrebbe essere condotto sugli interblocchi prima di metterli in servizio e a intervalli regolari. Il sistema di test deve validare i seguenti punti:
  • 6. • Le operazioni e range degli input incluso i dispositivi primari e i moduli di input degli inteblocchi • La logica delle operazioni associata a ogni input device • I set point di tutti gli input e la posizione di contatto degli switch • Gli allarmi con le loro funzioni • La funzione di tutti gli output agli elementi finali di controllo • L’azione corretta degli elementi finali di controllo (valvole,attuatori) • Qualsiasi variabile o output che indica lo stato di processo dell’impianto • La versione software aggiornata • Se l’azione del sistema in mancanza di energia (EE,aria strumenti) è corretta Altre procedure L’addestramento del personale all’uso del software deve esser condotto prima di mettere in marcia l’impianto e deve essere ripetuto in caso di modifiche. La documentazione sul sistema software corrente deve essere aggiornata,qualsiasi modifica va documentata. Un audit va fatto sul sistema di controllo e un follow up va implementato.L’audit deve comprendere: • Revisione di tutte le modifiche fatte sin dall’ultimo audit o verifica • Revisione di tutti i problemi occorsi al software • Verifica dei functional checks del sistema fatti annualmente • Verifica che tutta la documentazione ufficiale è in ordine • Verifica che le persona sappiano usare correttamente il software • Verifica che quanto progettato è stato realizzato • Verifica di procedure di emergenza comprese le periodi simulazioni Riferimenti bibliografici: 1)guidelines for safe automation of chemical processes –CCPS-Aiche
  • 7. • Le operazioni e range degli input incluso i dispositivi primari e i moduli di input degli inteblocchi • La logica delle operazioni associata a ogni input device • I set point di tutti gli input e la posizione di contatto degli switch • Gli allarmi con le loro funzioni • La funzione di tutti gli output agli elementi finali di controllo • L’azione corretta degli elementi finali di controllo (valvole,attuatori) • Qualsiasi variabile o output che indica lo stato di processo dell’impianto • La versione software aggiornata • Se l’azione del sistema in mancanza di energia (EE,aria strumenti) è corretta Altre procedure L’addestramento del personale all’uso del software deve esser condotto prima di mettere in marcia l’impianto e deve essere ripetuto in caso di modifiche. La documentazione sul sistema software corrente deve essere aggiornata,qualsiasi modifica va documentata. Un audit va fatto sul sistema di controllo e un follow up va implementato.L’audit deve comprendere: • Revisione di tutte le modifiche fatte sin dall’ultimo audit o verifica • Revisione di tutti i problemi occorsi al software • Verifica dei functional checks del sistema fatti annualmente • Verifica che tutta la documentazione ufficiale è in ordine • Verifica che le persona sappiano usare correttamente il software • Verifica che quanto progettato è stato realizzato • Verifica di procedure di emergenza comprese le periodi simulazioni Riferimenti bibliografici: 1)guidelines for safe automation of chemical processes –CCPS-Aiche