Così amixon® mette in sicurezza i processi inertizzati nella miscelazione di sostanze chimiche reattive

L'inertizzazione mediante tecnica del vuoto

Nella miscelazione, essiccazione e sintesi di sostanze chimiche reattive l'inertizzazione della camera di processo è un principio di protezione essenziale. Miscelatori, miscelatori sottovuoto e reattori essiccatori-miscelatori amixon® possono essere realizzati a tenuta di vuoto. In tal modo l'atmosfera presente nella camera di miscelazione può essere prima evacuata e poi sostituita in modo mirato con un gas inerte.

Come gas inerti si prendono in considerazione, in funzione del prodotto, del procedimento e del concetto di sicurezza, per esempio azoto, anidride carbonica o gas nobili. L'obiettivo consiste nell'abbassare stabilmente il contenuto di ossigeno nella camera di processo al di sotto della concentrazione limite di ossigeno determinante per il sistema di sostanze in questione. Al di sotto di tale concentrazione non può formarsi alcuna atmosfera esplosiva composta da combustibile, ossigeno e gas inerte. La concentrazione limite di ossigeno non è tuttavia una costante di validità generale: deve essere determinata per la combinazione concreta di prodotto, eventuale vapore di solvente e gas inerte impiegato, in condizioni di prova definite.

L'inertizzazione come sistema complessivo

L'efficacia dell'inertizzazione non dipende soltanto dalla scelta del gas inerte. Determinanti sono i dati caratteristici di protezione dalle esplosioni delle sostanze impiegate, la tenuta dell'intero apparecchio compresi carico, scarico e periferia collegata, la modalità di esercizio nonché un'adeguata tecnica di misura, regolazione e monitoraggio.

Gli apparecchi amixon® possono essere realizzati come sistemi di processo chiusi. Vi rientrano camere di miscelazione saldate senza fughe, organi miscelanti supportati in alto senza passaggio d'albero inferiore nonché porte d'ispezione e manutenzione con tenuta statica OmgaSeal®. A seconda del compito, questi collegamenti possono essere eseguiti a tenuta di gas, a tenuta di vuoto e resistenti alla pressione o all'urto di pressione. La pluriennale esperienza di amixon® nella lavorazione di polveri impegnative, masse di reazione e prodotti pastosi sostiene lo sviluppo di concetti di apparecchio e di sicurezza riferiti all'applicazione. L'inertizzazione non viene considerata una misura isolata, bensì parte di un sistema complessivo chiuso e coerente sul piano della sicurezza.

Un'inertizzazione sicura richiede inoltre un procedere coordinato per carico, evacuazione, immissione di gas inerte, compensazione della pressione, scarico e pulizia. Il contenuto di ossigeno deve essere rilevato e monitorato in modo affidabile in un punto idoneo. È inoltre necessaria una riserva di sicurezza sufficiente tra la concentrazione di ossigeno misurata in esercizio e la concentrazione limite di ossigeno determinata sperimentalmente.

Valutare in sicurezza le miscele ibride

Particolare attenzione richiedono le cosiddette miscele ibride. Si formano quando nella camera di processo sono contemporaneamente presenti polvere combustibile e gas combustibili o vapori di solvente. Tali miscele possono presentare una sensibilità all'innesco e una violenza di esplosione nettamente superiori rispetto alla sola polvere o al solo gas. Possono essere esplosive persino quando sia la concentrazione di polvere sia quella di gas o vapore si trovano al di sotto del rispettivo limite inferiore di esplosività.

Per le miscele ibride sono possibili affermazioni di validità generale solo in misura limitata. La valutazione di sicurezza deve perciò basarsi sulle sostanze effettivamente impiegate, sugli intervalli di concentrazione, sulle temperature, sulle pressioni e sugli stati di esercizio. Nella letteratura tecnica pubblicamente disponibile sono reperibili dati validati in misura nettamente minore per le miscele ibride rispetto alle polveri pure o alle miscele gas-aria pure.

A seconda del compito possono quindi essere necessarie prove di esplosione mirate. Con esse si possono determinare, tra l'altro, la pressione massima di esplosione pmax, la massima velocità di aumento della pressione nonché valori KSt equivalenti per la miscela ibrida. Queste grandezze caratteristiche sono basi importanti per giudicare i potenziali di pericolo e dimensionare correttamente misure quali l'esecuzione resistente alla pressione, lo scarico della pressione o il disaccoppiamento resistente alle esplosioni. Per le esplosioni di sole polveri, pmax e KSt vengono determinati con procedure di laboratorio normate come misura della violenza dell'esplosione; per le miscele ibride le prove specifiche di prodotto sono particolarmente importanti.

Evitare le fonti di innesco e limitarne le conseguenze

Accanto alla prevenzione di atmosfere esplosive mediante inertizzazione, la prevenzione di fonti di innesco efficaci fa parte del concetto di protezione. Gli organi miscelanti amixon® possono essere azionati a basso numero di giri. Se il concetto di processo lo richiede, la velocità periferica può essere limitata a meno di 1 m/s. Ciò riduce le sollecitazioni meccaniche e può diminuire il rischio di eventi di sfregamento, urto o scintilla capaci di innescare. La valutazione concreta delle fonti di innesco resta sempre riferita all'applicazione. Comprende in particolare le possibili cariche elettrostatiche, la gestione dei corpi estranei, il dimensionamento di supporti e guarnizioni, il monitoraggio della temperatura nonché la scelta e l'esecuzione dei componenti elettrici e meccanici.

Se un'atmosfera esplosiva non può essere esclusa in sicurezza nemmeno con un concetto di protezione preventivo, può rendersi necessaria una protezione costruttiva dalle esplosioni. A seconda del compito, gli apparecchi amixon® sono realizzabili resistenti alla pressione o all'urto di pressione. Il dimensionamento dell'apparecchio si basa sui dati caratteristici determinati del sistema reale di sostanze, in particolare su pmax e KSt ovvero sulle corrispondenti grandezze caratteristiche della miscela ibrida. Uno scarico della pressione di esplosione ha senso solo come parte di un concetto complessivamente coordinato. Vanno considerati, tra l'altro, l'evacuazione sicura di pressione e fiamme, le possibili emissioni di polvere o di prodotto, il pericolo per le persone, la situazione di installazione nonché le interazioni con filtri, tubazioni e dispositivi di carico e scarico.

Esercizio di prova sicuro presso amixon®

Prima delle prove con sostanze pericolose si tiene presso amixon® un colloquio congiunto sulla sicurezza. Vi vengono esaminate le schede di sicurezza, i dati caratteristici di protezione dalle esplosioni disponibili, i possibili pericoli nonché le ulteriori informazioni del cliente. Le sostanze pericolose possono essere spedite ad amixon® solo dopo autorizzazione scritta.

Il centro prove amixon® consente di preparare ed eseguire prove di miscelazione, essiccazioni sottovuoto e reazioni di sintesi con prodotti originali in condizioni realistiche. Le grandezze di processo rilevanti possono così essere rilevate sistematicamente e le correlazioni impiantistiche esaminate per tempo. Tutti i dati di processo importanti vengono registrati digitalmente e documentati nel rapporto di prova. I risultati delle prove costituiscono una base solida per il dimensionamento dell'apparecchio di produzione, la definizione di limiti di esercizio sicuri, il calcolo dei costi nonché la successiva conduzione industriale del processo.