W ten sposób amixon® zabezpiecza inertyzowane procesy przy mieszaniu reaktywnych substancji chemicznych

Inertyzacja za pomocą techniki próżniowej

Przy mieszaniu, suszeniu i syntezie reaktywnych substancji chemicznych inertyzacja przestrzeni procesowej jest istotną zasadą ochrony. Mieszalniki, mieszalniki próżniowe oraz suszarko-mieszalniki i reaktory amixon® mogą być wykonane jako próżnioszczelne. Dzięki temu atmosferę znajdującą się w komorze mieszania można najpierw usunąć, a następnie celowo zastąpić gazem obojętnym.

Jako gazy obojętne wchodzą w rachubę – w zależności od produktu, procesu i koncepcji bezpieczeństwa – na przykład azot, dwutlenek węgla lub gazy szlachetne. Celem jest trwałe obniżenie zawartości tlenu w przestrzeni procesowej poniżej granicznego stężenia tlenu miarodajnego dla danego układu substancji. Poniżej tego stężenia nie może powstać atmosfera wybuchowa złożona z paliwa, tlenu i gazu obojętnego. Graniczne stężenie tlenu nie jest jednak powszechnie obowiązującą stałą materiałową: musi zostać wyznaczone dla konkretnego połączenia produktu, ewentualnej pary rozpuszczalnika i zastosowanego gazu obojętnego w ustalonych warunkach badania.

Inertyzacja jako system całościowy

Skuteczność inertyzacji nie zależy wyłącznie od wyboru gazu obojętnego. Decydujące są dane charakterystyczne ochrony przeciwwybuchowej stosowanych substancji, szczelność całego aparatu wraz z zasilaniem, wyładunkiem i przyłączoną peryferią, sposób pracy oraz odpowiednia technika pomiarowa, sterująca i nadzorcza.

Aparaty amixon® mogą być wykonane jako zamknięte systemy procesowe. Należą do nich spawane bez szczelin komory mieszania, mieszadła łożyskowane od góry bez dolnego przepustu wału oraz drzwi inspekcyjne i serwisowe ze statycznym uszczelnieniem OmgaSeal®. W zależności od zadania te przyłącza mogą być wykonane gazoszczelnie, próżnioszczelnie oraz jako ciśnieniowo wytrzymałe lub odporne na udar ciśnieniowy. Wieloletnie doświadczenie amixon® w przetwarzaniu wymagających proszków, mas reakcyjnych i produktów pastowatych wspiera opracowywanie koncepcji aparatów i bezpieczeństwa odniesionych do zastosowania. Inertyzacja nie jest przy tym traktowana jako pojedynczy środek, lecz jako część zamkniętego, spójnego pod względem bezpieczeństwa systemu całościowego.

Bezpieczna inertyzacja wymaga ponadto zestrojonego postępowania przy zasilaniu, ewakuacji, podawaniu gazu obojętnego, wyrównywaniu ciśnienia, wyładunku i czyszczeniu. Zawartość tlenu musi być niezawodnie rejestrowana i nadzorowana w odpowiednim miejscu. Dodatkowo konieczny jest wystarczający zapas bezpieczeństwa między zmierzonym w ruchu stężeniem tlenu a wyznaczonym eksperymentalnie granicznym stężeniem tlenu.

Bezpieczna ocena mieszanin hybrydowych

Szczególnej uwagi wymagają tak zwane mieszaniny hybrydowe. Powstają one, gdy w przestrzeni procesowej występują jednocześnie pył palny oraz gazy palne lub pary rozpuszczalników. Takie mieszaniny mogą wykazywać wyraźnie wyższą wrażliwość na zapłon i gwałtowność wybuchu niż sam pył lub sam gaz. Mogą być wybuchowe nawet wtedy, gdy zarówno stężenie pyłu, jak i stężenie gazu lub pary leżą poniżej odpowiedniej dolnej granicy wybuchowości.

Dla mieszanin hybrydowych stwierdzenia o charakterze ogólnym możliwe są tylko w ograniczonym zakresie. Ocena bezpieczeństwa musi dlatego opierać się na rzeczywistych substancjach, zakresach stężeń, temperaturach, ciśnieniach i stanach pracy. W publicznie dostępnej literaturze fachowej dostępnych jest wyraźnie mniej potwierdzonych danych dla mieszanin hybrydowych niż dla czystych pyłów lub czystych mieszanin gazowo-powietrznych.

W zależności od zadania konieczne mogą być zatem ukierunkowane próby wybuchowe. Pozwalają one wyznaczyć między innymi maksymalne ciśnienie wybuchu pmax, maksymalną szybkość narastania ciśnienia oraz równoważne wartości KSt dla mieszaniny hybrydowej. Te wielkości charakterystyczne są ważną podstawą do oceny potencjałów zagrożenia i właściwego wymiarowania środków takich jak wykonanie ciśnieniowo wytrzymałe, odciążenie ciśnieniowe czy odsprzęganie odporne na wybuch. Dla czystych wybuchów pyłu pmax i KSt wyznacza się w znormalizowanych procedurach laboratoryjnych jako miarę gwałtowności wybuchu; przy mieszaninach hybrydowych badania właściwe dla produktu są szczególnie ważne.

Unikanie źródeł zapłonu i ograniczanie skutków

Obok unikania atmosfer wybuchowych poprzez inertyzację do koncepcji ochrony należy unikanie skutecznych źródeł zapłonu. Narzędzia mieszające amixon® mogą pracować z niskimi prędkościami obrotowymi. Jeśli wymaga tego koncepcja procesu, prędkość obwodowa może zostać ograniczona do mniej niż 1 m/s. Zmniejsza to obciążenia mechaniczne i może obniżyć ryzyko zdarzeń tarcia, uderzenia lub iskrzenia zdolnych do zapłonu. Konkretna ocena źródeł zapłonu pozostaje zawsze odniesiona do zastosowania. Obejmuje w szczególności możliwe ładunki elektrostatyczne, postępowanie z ciałami obcymi, dobór łożysk i uszczelnień, nadzór temperatury oraz dobór i wykonanie komponentów elektrycznych i mechanicznych.

Jeśli atmosfery wybuchowej nie da się bezpiecznie wykluczyć nawet przy zapobiegawczej koncepcji ochrony, konieczna może stać się konstrukcyjna ochrona przeciwwybuchowa. Aparaty amixon® są – w zależności od zadania – realizowalne jako ciśnieniowo wytrzymałe lub odporne na udar ciśnieniowy. Wymiarowanie aparatu opiera się na wyznaczonych danych charakterystycznych rzeczywistego układu substancji, w szczególności na pmax i KSt lub odpowiednich wielkościach charakterystycznych mieszaniny hybrydowej. Odciążenie ciśnienia wybuchu ma sens wyłącznie jako element całościowo zestrojonej koncepcji. Należy przy tym uwzględnić między innymi bezpieczne odprowadzenie ciśnienia i płomieni, możliwe emisje pyłu lub produktu, zagrożenie osób, sytuację ustawienia oraz oddziaływania z filtrami, rurociągami, urządzeniami zasilającymi i wyładowczymi.

Bezpieczna praca próbna w amixon®

Przed próbami z substancjami niebezpiecznymi odbywa się w amixon® wspólna rozmowa o bezpieczeństwie. Sprawdzane są przy tym karty charakterystyki, dostępne dane charakterystyczne ochrony przeciwwybuchowej, możliwe zagrożenia oraz dodatkowe informacje klienta. Substancje niebezpieczne mogą być wysłane do amixon® dopiero po pisemnym dopuszczeniu.

Centrum prób amixon® umożliwia przygotowanie i przeprowadzenie prób mieszania, suszenia próżniowego i reakcji syntezy z produktami oryginalnymi w warunkach zbliżonych do rzeczywistych. Istotne wielkości procesowe mogą być przy tym systematycznie rejestrowane, a zależności procesowe badane na wczesnym etapie. Wszystkie ważne dane procesowe są zapisywane cyfrowo i dokumentowane w raporcie z prób. Wyniki prób tworzą rzetelną podstawę do zaprojektowania aparatu produkcyjnego, ustalenia bezpiecznych granic pracy, kalkulacji kosztów oraz późniejszego przemysłowego prowadzenia procesu.