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La misura di temperatura: un strumento efficace per monitorare le prestazioni del catalizzatore

6 Aprile 2021 in Uncategorized

6. Aprile 2021 | Domenico Palumbo

Per ottenere informazioni sulle prestazioni del catalizzatore e sulla sua durata residua, le raffinerie si affidano alla misura e al monitoraggio costante e accurato della temperatura. Le misure chiave in un reattore di syngas (gas di sintesi) sono: approccio all’equilibrio delle temperature, la temperatura esotermica o curva “S”, le percentuali della temperatura esotermica.

Il monitoraggio accurato della temperatura è lo strumento più efficace per monitorare le condizioni e il comportamento del catalizzatore nei reattori HTS (High Temperature Shift), Sour Shift e LTS (Low Temperature Shift). Per migliorare le prestazioni del catalizzatore e garantire operazioni sicure, una raffineria deve misurare la temperatura del catalizzatore all’uscita e poi tracciare la lettura rispetto alla profondità del letto del catalizzatore.

Misure ed equazioni per determinare le prestazioni del catalizzatore

Avvicinamento all’equilibrio (ATE)

L’avvicinamento all’equilibrio (ATE: approach to equilibrium) dell’uscita del un letto del catalizzatore è la differenza tra la temperatura effettiva di uscita e la temperatura teorica di equilibrio di uscita per la composizione del prodotto in uscita. L’ATE è un buon indicatore del comportamento del catalizzatore. Per esempio, un aumento dell’ATE è un segno di invecchiamento del catalizzatore. Informazioni accurate sulla composizione e le temperature all’uscita daranno una valutazione valida dell’ATE, che, a sua volta, sarà un vero riscontro dell’attività del catalizzatore a quella temperatura.

Grafici della curva di temperatura a “S”

Una curva a “S” è un buon indicatore delle prestazioni del catalizzatore.

Tracciando la temperatura delle termocoppie del letto del catalizzatore rispetto la profondità del letto si genera una curva a forma di S, come mostrato in questa figura:

Le curve a “S” sono buoni indicatori dell’attività del catalizzatore e possono aiutare a prevederne i suoi eventi. La sezione piatta iniziale a bassa temperatura rappresenta un aumento di temperatura minimo o nullo e nessuna reazione. Da qui si può dedurre che il catalizzatore è inattivo. Con l’aumento della temperatura, l’attività del catalizzatore e il tasso di reazione aumentano bruscamente. La sezione piatta finale rappresenta la parte del catalizzatore che non è ancora necessaria per la reazione.

Maggiori sono i punti di misura della temperatura, più dettagliato sarà il profilo che una raffineria avrà delle prestazioni del catalizzatore e dei cambiamenti storici. Questi dati predicono la durata residua del catalizzatore.

Grafici della percentuale delle temperature esotermiche

Prendendo ogni punto di misura della temperatura ed esprimendolo come percentuale della temperatura esotermica totale (distanza “S”), si minimizza gran parte del rumore che influisce sui dati dalla variazione della temperatura d’ingresso.

La temperatura dell’ingresso del letto mobile può cambiare nel tempo, e le temperature dirette possono fluttuare troppo per dare un quadro chiaro di ciò che sta accadendo nel reattore nel corso del tempo. Il profilo di temperatura relativo al cambiamento di temperatura totale nel reattore (l’esoterma) si è dimostrato più utile quando si traccia la performance di un catalizzatore esotermico a letto fisso.

Prendendo ogni punto di misura della temperatura ed esprimendolo come percentuale dell’esoterma totale, si genera anche una curva a “S”, ma si minimizza molto del rumore che influisce sui dati a causa della variazione della temperatura in ingresso.

Profondità minima di reazione del catalizzatore

Il volume minimo del catalizzatore per ogni particolare reazione ad ogni particolare scorrimento dell’ossido di carbonio (CO) può essere stimato dalle curve esotermiche “S”. Poiché le sonde di temperatura (termocoppie) sono situate a profondità note, è possibile calcolare il volume del catalizzatore tra di loro. Disporre di più punti di misura della temperatura darà stime migliori.

Grafici die-off

Le curve a “S” consentono di tracciare tutti i punti di misura della temperatura in un determinato momento. Le curve “Die-off” tracciano ogni singolo punto di temperatura nel tempo. Esse mostrano i cambiamenti nell’attività del catalizzatore in una particolare zona del letto catalitico e sono utilizzate per calcolare i tassi di spegnimento e la durata rimanente del letto, a condizione che le condizioni rimangano costanti. Questo permette di prevedere la durata del letto con un alto livello di certezza.

WIKA produce assiemi di termocoppie multipoint a guaina singola flessibili e indipendenti (Gayesco Flex-R®) che forniscono informazioni accurate sulla temperatura per monitorare le condizioni e il comportamento del catalizzatore nei reattori di syngas.

Contatta gli esperti WIKA per saperne di più su come le nostre soluzioni di temperatura possono ottimizzare le prestazioni del catalizzatore nella tua applicazione.

Workshop sull’innovazione del valore di WIKA: un aiuto sulle soluzioni per il controllo valvole

1 Aprile 2021 in Uncategorized

Un importante fornitore di soluzioni di automazione voleva aggiornare il sistema di controllo valvole che utilizzava su due prodotti per ottenere più informazioni e un controllo migliore. L’analisi del problema durante un workshop sull’innovazione del valore di WIKA ha consentito di sviluppare un sistema di controllo valvole proprietario.

Un importante produttore di valvole, regolatori e attuatori industriali voleva sostituire l’obsoleta tecnologia meccanica delle sue unità di controllo digitale delle valvole (DVC) e dei controllori digitali di processo (DPC). I DVC utilizzavano un sensore esterno per misurare la pressione di processo al fine di identificare la posizione della valvola e poi (se necessario) di correggerla. I DPC, in contatto con il fluido, usavano: 1) la pressione del fluido stesso per controllare la portata del materiale e 2) un sensore interno a molla Bourdon per misurare la pressione del processo e correggere la posizione della valvola.

Gli obiettivi specifici del cliente

Al fine di migliorare le prestazioni e aumentare l’efficienza di funzionamento il cliente aveva la necessità di aggiornare il suo vecchio sistema di controllo meccanico con uno elettrico/digitale. All’inizio del progetto, il fornitore di soluzioni per automazione aveva identificato alcune aree da migliorare:

  1. Passare da un sistema meccanico a uno elettronico, che permetta agli utilizzatori finali di utilizzare dati in tempo reale per controllare meglio i processi
  2. Incorporare il condizionamento del segnale grezzo nel sistema in modo da evitare una fase separata
  3. Migliorare la resistenza ai gas acidi per ridurre al minimo la corrosione, che potrebbe generare dei guasti

Il processo

Qualsiasi fornitore di parti può prendere un foglio di specifiche e riconfigurare un prodotto esistente secondo le specifiche prescritte. Questo non richiede ingegno o creatività. La cosa bella di un workshop sull’innovazione del valore di WIKA è che porta allo sviluppo di soluzioni che attualmente non esistono, e che non verrebbero nemmeno pensate durante un processo standard di ricerca e sviluppo.

Alcuni gruppi diversi all’interno dell’azienda erano già in contatto con WIKA alla ricerca di soluzioni simili per diverse applicazioni. WIKA ha suggerito che tutti i gruppi si riunissero per analizzare i diversi scenari. Durante il workshop, i partecipanti hanno identificato i requisiti e le limitazioni comuni e hanno stilato una lista di pro e contro. Utilizzando queste informazioni e l’esperienza decennale degli esperti WIKA, abbiamo sviluppato una soluzione personalizzata che andava oltre ciò che il cliente pensava fosse possibile.

La sfida nei dettagli

Sei esperti WIKA si sono seduti con nove progettisti e ingegneri capo, specialisti dello sviluppo prodotti e product manager del produttore di soluzioni per automazione. Una vivace sessione di brainstorming ha portato alla luce una serie di sfide, ma anche la possibilità di utilizzare un sensore integrato proveniente da un unico fornitore per sostituire gli attuali sensori montati sui circuito stampati utilizzati nelle diverse applicazioni. Le sfide includevano:

  • Come aggiornare l’esecuzione meccanica delle unità al fine di integrare il controllo elettronico necessario per consentire una rapida identificazione dei problemi, permettendo agli operatori di intraprendere azioni correttive a distanza
  • Come aumentare la risoluzione del sistema per migliorare il controllo della valvola, invece dell’attuale controllo indiretto tramite il processo o il cut-over di emergenza
  • Come aumentare l’intervallo di temperatura a -60°C…+85°C per una maggiore durata del sensore in una varietà di luoghi e condizioni ambientali
  • Come aumentare la resistenza ai mezzi aggressivi, come l’H2S, per migliorare l’affidabilità e prevenire i guasti dovuti alla corrosione
  • Come integrare il condizionamento del segnale nel sistema per evitare un passaggio separato
  • Come ridurre l’ingombro del sensore per ridurre le dimensioni complessive del sistema, specialmente per i DVC.

Soluzioni personalizzate

Questo incontro di un’intera giornata è stato il modo perfetto per affrontare in modo interattivo i problemi attuali e anticipare le complicazioni future. Dopo ampie discussioni, gli esperti WIKA hanno ritenuto che un unico sistema di controllo delle valvole potrebbe essere fattibile per tutte le applicazioni. Tuttavia, i vincoli di costo e di tempo non avrebbero permesso una rapida soluzione a lungo termine. Pertanto, WIKA ha proposto una mappa di sviluppo del prodotto con obiettivi a breve e lungo termine.

A breve termine, gli esperti hanno deciso di lavorare su un sistema esterno su quattro diversi scenari:

  1. DVC con valvola ad azione singola per gas non corrosivi
  2. DVC con valvola ad azione singola per gas corrosivi
  3. DVC con valvola ad azione doppia per gas corrosivi e non corrosivi
  4. DPC

A lungo termine, WIKA applicherebbe la stessa tecnologia di base utilizzata per le soluzioni a breve termine per sviluppare una soluzione integrata per tutte e quattro le applicazioni.

Il trasduttore di pressione TI-1 di WIKA ha la precisione, il campo di misura e il campo di temperatura richiesti dal produttore. Dopo aver testato il TI-1 nell’applicazione DPC, WIKA ha sviluppato un sistema proprietario che funzionava in tutti e quattro gli scenari. Non solo la soluzione per la pressione si è integrata perfettamente nel nuovo design della valvola, ma era anche conveniente, superando le aspettative del cliente.

Gli esperti WIKA sono specializzati nella collaborazione con i clienti, nella diagnosi dei problemi e nella creazione di soluzioni personalizzate ma convenienti.

Per ulteriori informazioni su come una VIW possa aiutarvi a migliorare il vostro processo e a migliorare i risultati, contattate subito i nostri esperti WIKA.

Migliorare la qualità dell’aria – Pompe KNF nel monitoraggio in continuo delle emissioni ora con testate in Alluminio e AISI

16 Febbraio 2021 in Nuove rappresentanze
LA NUOVA POMPA PER ANALISI E MONITORAGGIO GAS N 96 – SOLO DA KNF PRESTAZIONI ELEVATE – Dimensioni ridotte e massima resistenza chimica
 
Robusta e compatta la nuova pompa per vuoto N 96 offre prestazioni ineguagliabili. Una versione con testa in acciaio inossidabile e una in alluminio sono già disponibili per svariate applicazioni nei settori ambientali, medicali e energetici compreso le celle a combustibile. Al prodotto di serie N 96 abbiamo aggiunto quattro nuovi modelli: N 96 KTE-W, N 96 KNE-W, N 96 ST DC-B-M, N 96 AT DC-B-M. Grazie all’aggiunta delle nuove pompe con testa in Alluminio o in Acciaio Inox possiamo dire che la famiglia N 96 è ora completa e in grado di soddisfare tutte le esigenze dei nostri clienti. La N 96 ST, con testa in acciaio inossidabile è perfetta per le applicazioni con elevata condensa. Se montata a testa in giù la condensa può fuoriuscire dalla pompa senza compromettere le prestazioni. E’ inoltre dotata di valvole in FFKM per la massima resistenza chimica. La N 96 AT, con testa in alluminio è perfetta se i clienti non possono utilizzare le pompe con teste in PPS o se vogliono utilizzare raccordi metallici. Sia la N 96 STDC-B_M che la N 96 ATDC-B-M offrono elevate tenute di gas, tipicamente 6 x 10^-3 mbar l/s, e a richiesta possiamo offrire dei valori ancora più elevati. I modelli N 96 KTE-W e N 96 KNE-W sono dotati di convertitore AC/DC (100-240V e 50/60Hz), pertanto possono essere utilizzati in tutto il mondo. Grazie a questa soluzione la N 96-W è in grado di partire contro vuoto e pressione; altro vantaggio vi è il consumo energetico ridotto rispetto ai motori a poli spaccati. Tutti i modelli N 96 possono vantare di una elevata velocità di pompaggio a tutte le pressioni, sia positive che negative. A seconda della pressione di lavoro, la portata della N 96 può essere superiore ad altri modelli con portata nominale superiore.