Nome Evento opp. Nome relatore POLITECNICO DI MILANO POLITECNICO DI MILANO Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” Natta” Affidabilità e Sicurezza nell’industria di processo 11 marzo 2009 11 marzo 2009 Politecnico di Milano Politecnico di Milano Introduzione ai diagrammi di Introduzione ai diagrammi di processo processo Marco Derudi Marco Derudi
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Nome Evento opp. Nome relatore
POLITECNICO DI MILANOPOLITECNICO DI MILANODipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”Natta”
Affidabilità e Sicurezza nell’industria di processo
11 marzo 200911 marzo 2009Politecnico di MilanoPolitecnico di Milano
Introduzione ai diagrammi di Introduzione ai diagrammi di processoprocesso
Marco DerudiMarco Derudi
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I DIAGRAMMII DIAGRAMMI
I diagrammi di processo costituiscono un modo immediato e chiaro per rappresentare le
informazioni relative ad un processo produttivo
Ci sono diversi tipi di diagrammi: diagrammi a blocchi (BFD), diagrammi di processo (PFD) e
P&ID
Obiettivo: descrivere ed analizzare il P&ID (Piping & Instrumentation Diagram) di una sezione di un
Pictorial flow diagram: cementificio - operazioni principali
Reagenti
Prodotti
Reattore
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DIAGRAMMI A BLOCCHI (BFD)DIAGRAMMI A BLOCCHI (BFD)
BFD: Block Flow DiagramOperazioni principali indicate con blocchi, correnti con frecce; di solito contengono anche informazioni base del processo (reazioni e bilanci materiali principali).
Processo “bilanciato” per la produzione di VCM da etilene, cloro ed ossigeno (o aria)
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DIAGRAMMI DI FLUSSO DI PROCESSO (PFD)DIAGRAMMI DI FLUSSO DI PROCESSO (PFD)
PFD: Process Flow Diagram
Diagramma molto comune e dettagliato per la descrizione e quantificazione di un processo.
Identifica e descrive:- apparecchiature (codici e dati operativi);- correnti (nomi e numeri, condizioni di processo,
composizioni, bilanci materiali ed energetici,…);- utilities e sistemi di controllo delle apparecchiature;- loops, by-pass e correnti di ricircolo.
NON include:Strumentazione (sensori,…), vents, drains, dispositivi di
scarico di emergenza, flange,…
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ESEMPI DI PFDESEMPI DI PFD
Processo di trattamento delle ammine (fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Process_flow_diagram)
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PFD: PRODUZIONE DI BENZENEPFD: PRODUZIONE DI BENZENE
Le apparecchiature e le correnti sono identificate da sigle e numeri. I dati del processo e delle correnti (T, P, Q(t), xi, yi, ΔH, ρ, µ,…) possono essere riportati sul diagramma o in tabelle riassuntive.
(fonte: Turton R. et al., Analysis, Synthesis and Design of chemical processes, Prentice Hall (NJ), 1998)
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SIMBOLI DI USO COMUNE NEI PFDSIMBOLI DI USO COMUNE NEI PFD
(fonte: Ludwig, Ernest E. Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, Vol. 1, Elsevier Gulf, 1995)
Diagramma articolato che contiene i dettagli meccanici e funzionali riguardanti apparecchiature, strumentazione ed impianto (sia esistenti che da costruire).
Identifica (con simboli) e descrive (con sigle identificative) la funzione dei vari elementi del diagramma:- unità “ausiliarie” o unità ridondanti;- presenza di vents, drains, caratteristiche delle linee (diametro, spessore, materiale, isolante,…);- tutta la strumentazione (controllori di livello, portata, indicatori di T, P,…) e relativi azionamenti (idraulici, pneumatici, elettrici).NON include i dati contenuti nel PFD e quelli su strutture, fondamenta,…
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P&ID: CONVENZIONI E SIMBOLIP&ID: CONVENZIONI E SIMBOLI
. Temperatura blanda- Catalizzatore: resina a scambio ionico. Condizione operativa dettata da esigenze termodinamiche e cinetiche
Sintesi del metilterzbutiletere (MTBE)
(fonte: Snamprogetti HSE)
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IMPIANTO MTBE IMPIANTO MTBE -- BFDBFD
(fonte: Snamprogetti HSE)
Lavaggiocon acqua
Estrazione liq/liq
Recupero Metanolo
Setacci molecolari
Reazione
Due stadiFrazionamento
Rimozione Ossigenati
Setacci molecolari
Acqua demi
C4 Metanolo
MTBE + tracce pesanti a stoccaggioC4 ad alchilazione
N-butano
N-butano + ossigenati
C4 / Metanolo
C4
C4 Metanolo
C4
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IMPIANTO MTBE IMPIANTO MTBE -- PFDPFD
(fonte: Snamprogetti HSE)
Metanolo
Butene
J – 6813 A/B
F-6804
C-6807
F-6806
C-6806
J-6812 A/B
J-6802 A/B
FI-008FAL
LC-007LAHLAL
LV-007
PIC-017
PSV-013
B.D.
PV-017 A/B
N2
B.D.
FT-005FALL
FV-005
L.S.
TC-018TAHTAL
TV-018
TSHH-045
a D-6801
FV-006
FC-006
PSL-022PAL
SDV-010
LC-008LAHLAL
PSV-014
LAH-022
FC-003FAHFAL
C.W.
TV-017
TC-017TAHTAL
PI-005FV-003
J-6804 A/B
B.D.
SCHEMA SEMPLIFICATO DELLA SEZIONE OGGETTO
DELL’ANALISI
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PROBLEMI DI SICUREZZAPROBLEMI DI SICUREZZA
Problemi di sicurezza associati all’impianto:Rischi connessi alle sostanzeRischi connessi al processoRischi connessi alle apparecchiature
SOSTANZECarica C4 (buteni)
Metanolo Catalizzatore (resine a scambio ionico)
n-butanoMTBE
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NOTE ESPLICATIVENOTE ESPLICATIVE
La reazione è esoterma ma avviene ad una temperatura massima T< 80°C; inpratica avviene isotermicamente con un picco iniziale di 80°C (max 100) poievapora e di conseguenza si stabilizza intorno ai 30 gradi.
L’andamento del profilo di temperatura di reazione è del tipo rappresentato in figura:
La carica iniziale è composta da C4 (tutto il taglio) ma per la reazione serveesclusivamente l’Isobutene, che è sottoposto ad un Lavaggio preliminare pereliminare i composti basici che sono un veleno per il catalizzatore.
I Catalizzatore sono fondamentalmente dei Gruppi solfonici e Stirene.
I prodotti di reazione, sono inviati ad una colonna di Frazionamento dal cui fondo esce MTBE mentre dalla testa escono i residui di C4 e Metanolo.
La testa è sottoposta prima a recupero del Metanolo che viene inviato a reazione esuccessivamente a Rimozione degli Ossigenati (metanolo residuo e dimetiletere):tramite n-butano per rigenerare i setacci molecolari.
I C4 sono poi sottoposti ad Alchilazione (nobilitazione dei C4 addizionandoli tra loroper formare dei C8 rendendoli praticamente una buona benzina).
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SIMBOLOGIA DEL SUCCESSIVO P&IDSIMBOLOGIA DEL SUCCESSIVO P&ID
(fonte: Snamprogetti HSE)
C.W.
B.D.
Scambiatore di calore raffreddato ad acqua
CW = cooling water
Pompa centrifuga
Valvola di non ritorno
Valvola controllo generica e loopdi regolazione che include
Trasmettitore, Controllore e Trasduttore
Valvola controllo a 3 vie Per deviare il flusso a due destinazioni
Valvola di sicurezza (PSV) per rilasciarel’eccesso di pressione. BD = blow down
SCHEMA SEMPLIFICATO DELLA SEZIONE OGGETTO DELL’ANALISI
Metanolo
Butene
J – 6813 A/B
F-6804
C-6807
F-6806
C-6806
J-6812 A/B
J-6802 A/B
FI-008FAL
LC-007LAH LAL
LV-007 (FC)
PIC-017
PSV-013Set 4.9
B.D. PV-017 A(FC)/B(FO)
B.D.
FT-005 FALL
FV-005 (FC)
L.S.
TC-018TAH TAL
TV-018
TSHH-045
a D-6801
FC-006
PSL-022PAL
SDV-010
LC-008LAH LAL
PSV-014Set 7.9
LAH-022
FC-003FAH FAL
C.W
TV-017
TC-017TAH TAL
PI-005FV-003 (FC)
B.D.
J-6804
Q: 3.0 m3/hPmax: 5.0 kg/cm2gTop: 25.0 °C
Q: 37.5 m3/h Pmax: 31.3 kg/cm2a Top: 38.0 °C
Q: 3.0 m3/hPmax: 32.0 kg/cm2aTop: 20.0 °C
Q: 38.2 m3/h Pmax: 29.2 kg/cm2a Top: 40.0 °C
Accumulatore C4 a Reazione Q: 38.2 m3/h Pd: 8.0 kg/cm2a Po: 4.9 kg/cm2a Top: 40.0 °C Td: -9/85 °C
Accumulatore Metanolo a Reazione Q: 38.2 m3/h Pd: 5.0 kg/cm2g Po: 1.6 kg/cm2a Top: 25.0 °C Td: 65 °C
Preriscaldatore alimentazione Lato Mantello Pd: 29.5 kg/cm2a Po: 18 kg/cm2a Top: 38/71 °C Td: 95 °C
Lato Tubi Pd: 19.5 kg/cm2a Po: 5.5 kg/cm2a Top: 180/135 °C Td: 200 °C
Refrigerante alimentazione Lato Mantello Pd: 33.5 kg/cm2a Po: 22.8 kg/cm2a Top: 95/40 °C Td: 120 °C
Lato Tubi Pd: 22 kg/cm2a Po: 5.0 kg/cm2a Top: 29/40 °C Td: 90 °C
