Produzione polimeri: il caso studio di un impianto industriale

copertina articolo produzione polimeri

Trasferimento di polimeri in emulsione acquosa

Il cliente

Il cliente è una storica azienda italiana specializzata nella produzione e nella commercializzazione di prodotti chimici, tra cui la produzione di polimeri, destinati ai settori tessile, non-tessuti, coating e autoadesivi. L’azienda si è rivolta a Granzotto in diverse occasioni per intervenire sull’impianto dedicato alla produzione di emulsioni viniliche. I prodotti realizzati trovano applicazione nel woodcoating, nel decorativo, in edilizia e per la protezione di metalli.

produzione polimeri trasferimento emulsione

Il progetto 

Gli interventi oggetto di approfondimento sono stati realizzati con lo scopo di migliorare l’efficienza della produzione. Essi consistono prevalentemente nell’installazione di nuove linee per il trasferimento del prodotto liquido nell’impianto di produzione delle emulsioni viniliche in acqua. Le linee implementate sono state dotate di sistemi PIG in grado di recuperare il prodotto residuo nelle tubazioni ed evitare che questo, esposto alle rigide temperature invernali, potesse solidificare ostacolando il regolare svolgimento delle operazioni.

L’impianto di produzione polimeri

Il perimetro dell’impianto produttivo entro il quale Granzotto ha operato è costituito da molteplici serbatoi con diverse funzioni. La reazione di polimerizzazione del monomero in soluzione avviene inizialmente in un apposito reattore. Il prodotto risultante viene dunque trasferito nei cosiddetti finitori, serbatoi nei quali è possibile aggiungere determinati additivi e completare la formulazione. Il prodotto viene successivamente trasferito in alcuni serbatoi di stazionamento posizionati all’esterno dell’edificio. Da questi il prodotto viene infine trasferito alternativamente alla linea di infustamento o in altri serbatoi con funzione di buffer, oppure caricato direttamente nelle autobotti.

Il primo intervento realizzato da Granzotto si è concentrato sulle due linee di trasferimento che collegano il reattore ai quattro finitori. Entrambe le linee sono state dotate di sistemi PIG per minimizzare i fenomeni di cross-contamination e contenere i tempi di produzione, data la necessità del cliente di realizzare consecutivamente batch di prodotti anche molto diversi.

Il secondo intervento, realizzato per primo a livello temporale, si è invece concentrato sulle linee di trasferimento che collegano i finitori ai serbatoi esterni, nonché i serbatoi esterni alla linea di infustamento e agli ulteriori serbatoi con funzione di buffer. Nel primo tratto il prodotto arriva dai finitori in una piastra, alla quale viene collegato manualmente un tubo flessibile esterno per trasferire il prodotto in uno dei serbatoi di stazionamento. Granzotto ha implementato un sistema di controllo automatico che consenta di verificare se il collegamento effettuato dall’operatore sia corretto e altrimenti bloccare il trasferimento intervenendo sulle valvole.

Nel secondo tratto il prodotto arriva dai serbatoi di stazionamento in un’altra piastra, dalla quale può essere trasferito alternativamente in altri serbatoi, alla linea di infustamento oppure direttamente in autobotte. Anche in questo caso tutte le linee sono state dotate di sistemi PIG al fine di impedire che residui di prodotto potessero solidificare quando esposti a temperature troppo basse.

linea produzione trasferimento polimeri

Le soluzioni

Le problematiche riscontrate dal cliente erano riconducibili alla permanenza del prodotto nelle condotte in seguito alle operazioni di trasferimento, in particolare nel segmento dell’impianto collocato all’esterno dell’edificio. Tali problematiche comportavano rallentamenti della produzione e frequenti interventi di manutenzione.

Come già anticipato, i problemi sono stati risolti installando delle linee di trasferimento dotate di pigging system G-RECO per il recupero del prodotto residuo. In particolare, sono stati impiegati PIG bidirezionali in silicone caratterizzati da quattro lamelle di tenuta e una coda di rondine. Questa tipologia di PIG garantisce un’ottima tenuta e consente di recuperare elevate quantità di prodotto, ma richiede al contempo un’attenta gestione. La forma asimmetrica del PIG data dalla coda di rondine, durante il ritorno alla stazione di lancio, tende infatti ad aprirsi nel verso opposto a quello di marcia, ostacolandone il movimento. Granzotto, forte dell’esperienza decennale in questo campo, è in grado di assicurare la massima affidabilità di questi sistemi.

Il fluido di spinta dei PIG installati è costituito da acqua all’andata e da aria al ritorno. La scelta di utilizzare l’acqua come agente di spinta è supportata dalla necessità di imprimere al PIG un moto il più possibile uniforme, caratteristica che l’aria, un fluido gassoso e dunque comprimibile, non potrebbe garantire. L’eventuale presenza di agglomerati nelle condotte avrebbe in questo caso generato una compressione del fluido di spinta e conseguenti “colpi d’ariete”, fenomeni che nel tempo avrebbero compromesso l’integrità del PIG e dell’impianto stesso. La possibilità, seppur remota, di un trafilamento d’acqua in testa al PIG non rappresenta un problema per il cliente data la natura del prodotto trattato (soluzione acquosa).

Un’interessante caratteristica dei pigging system installati riguarda la possibilità di operare un lavaggio del PIG e della camera di lancio. Tale operazione risulta necessaria per evitare che il polimero in emulsione vada progressivamente ad accumularsi nella camera e sul PIG, compromettendone il funzionamento. Per pulire in modo completo il PIG è necessario che questo risulti interamente inserito nella stazione e dunque all’esterno del tubo. Al momento della ripartenza, però, se il PIG non fosse inserito nel tubo impegnando almeno il primo diaframma di tenuta, l’acqua di spinta fluirebbe in testa al PIG stesso senza esercitare la pressione necessaria.

Per risolvere tale problema Granzotto ha implementato un pistone pneumatico per l’inserimento del PIG nel tubo in seguito al lavaggio in stazione, elaborando dei particolari di tenuta che potessero garantire al pistone di muoversi senza ostacoli e al contempo di resistere alle pressioni del prodotto e dell’acqua. Per raggiungere le tolleranze necessarie a garantire una sufficiente tenuta, Granzotto, dopo aver progettato i componenti, ha commissionato a partner specializzati di fiducia le lavorazioni meccaniche di precisione.

Oltre ai pistoni di inserimento, gli interventi operati hanno richiesto l’installazione di ulteriore componentistica peculiare. A titolo di esempio, per gestire il recupero tramite PIG nella linea diretta all’infustamento, data la provenienza del prodotto sia dai serbatoi esterni di stazionamento, sia da altri serbatoti con funzione di buffer, è stato necessario installare una valvola a 3 vie dotata di un particolare attuatore a 3 posizioni collocate a 0°, 120° e 240°. La valvola in questione ha richiesto un particolare impegno per essere tarata correttamente nei fine corsa e consentire al PIG di scorrere in modo efficace.

L’intervento in prossimità dei reattori ha inoltre richiesto particolari accorgimenti essendo un’area soggetta alla Direttiva 2014/34/UE dell’Unione Europea (Direttiva ATEX), ossia caratterizzata da un’atmosfera potenzialmente esplosiva. In tale zona era stato rilevato il rischio che un tubo pneumatico, se realizzato in plastica, potesse tranciarsi determinando un eccesso d’aria e il pericolo di innesco. Per eliminare tale rischio i collegamenti pneumatici sono stati realizzati utilizzando tubi in rame e in tutta l’area sono stati impiegati soltanto componenti certificati (tubi, valvole e sensoristica) compatibili con i requisiti della Direttiva ATEX. Al termine dell’intervento Granzotto ha rilasciato al cliente la dichiarazione di compatibilità con la normativa.

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