La misurazione della temperatura attraverso un’unità di processo, come un forno, un dissalatore, un impianto di desolforazione, un reattore a letto fisso o un idrocracker, porta a un migliore controllo del processo stesso, con una serie di vantaggi: una maggiore durata del catalizzatore, una produzione più efficiente, un minor numero di disturbi del processo, riduzione delle emissioni e una maggior sicurezza.
Nota come profilo della temperatura, questa tecnica consente l'acquisizione di dati di temperatura da più sensori, quindi li trasmette a un sistema di automazione in cui il software di controllo e monitoraggio analizza i dati e agisce di conseguenza.
In questo articolo approfondiamo i dispositivi di rilevamento utilizzati per acquisire i dati del profilo di temperatura.
Indice:
- Profilo della temperatura in un impianto di desolforazione
- Profilo della temperatura con array di sensori
- Profilo della temperatura con sensore multipunto
- Misurare la temperatura in sicurezza
Un impianto di desolforazione è un’applicazione tipica per il profilo della temperatura. I nuovi standard ambientali per i combustibili a basso contenuto di zolfo stanno guidando la necessità di profilare la temperatura nell'industria della raffinazione. Questa serie di nuove normative richiede agli impianti di ridurre le emissioni di inquinamento atmosferico, in particolare NOx, portando a retrofit e aggiornamenti delle apparecchiature.
Ad esempio, il contenuto di zolfo nei prodotti a base di oli minerali deve essere limitato, e ciò si ottiene tipicamente mediante desolforazione catalitica all’interno di un reattore. Riscaldato a 300-400°C e portato a una pressione da 2,5 a 6 MPa, l'olio viene miscelato con idrogeno e reagisce con il catalizzatore. La connessione molecolare dello zolfo viene quindi convertita in H2S e carburi di idrogeno.
Uno dei problemi di questo processo è il monitoraggio del profilo di temperatura nei diversi strati del catalizzatore. All’interno del reattore è disponibile un numero limitato di punti di accesso, quindi è necessario inserire più sensori in ciascun punto di accesso, attraverso gli strati.
Un possibile modo per rilevare il profilo della temperatura è inserire uno speciale array di sensori, tutti collegati a un unico trasmettitore. Utilizzando i dati provenienti da più sensori, il software di controllo e monitoraggio può costruire un’immagine 3D dello strato del catalizzatore.
Gli elementi di rilevamento della temperatura possono essere sostituiti singolarmente per ridurre al minimo la manutenzione, e sono racchiusi in un tubo guida che rimane nel reattore. Ciò consente di sostituire facilmente un inserto difettoso con uno nuovo.
Un esempio di rilevamento del profilo della temperatura con un array di sensori.
Il profilo della temperatura con un array di sensori è utile anche nei reattori a letto fisso. A causa dello stato solido del catalizzatore, potrebbe non essere possibile ottenere una miscela di reazione omogenea. La formazione di punti caldi e punti freddi e la formazione di coke può portare rapidamente alla disattivazione del catalizzatore.
Con più punti di misura per connessione al processo, i sensori possono essere posizionati liberamente nel reattore per rilevare i problemi. Di conseguenza, gli operatori possono diventare rapidamente consapevoli di una situazione di processo degradante e intraprendere le azioni appropriate.
Un altro metodo per creare un profilo di temperatura è con un termometro multipunto, un sensore di temperatura con un lungo pozzetto termometrico contenente più sensori. Endress+Hauser iTHERM TMS12, ad esempio, contiene più sensori, disposti lungo la lunghezza del pozzetto. La lunghezza varia sulla base della richiesta e può essere fino a 15 metri.
Esecuzione del profilo della temperatura con sensore multipunto.
La figura qui sopra mostra il sensore montato su un reattore, ma questo può anche essere montato verticalmente o ad angolo, secondo necessità, per ottenere diversi profili di temperatura. Teoricamente, la lunghezza massima di immersione di ogni singolo termometro multipunto può essere uguale al diametro interno del reattore. Da ricordare che potrebbero essere necessari supporti per rinforzare l'estremità del pozzetto multipunto sul lato opposto della connessione al processo.
Nell’industria chimica, petrolchimica e della raffinazione, la sicurezza è sempre una priorità. Pertanto, è necessario prestare molta attenzione quando si effettuano connessioni di più sensori perché in quasi tutti i casi le misurazioni vengono eseguite in un’area pericolosa e/o il contenuto dei serbatoi è pericoloso. Nel caso dell’array di sensori, tutte le connessioni al processo sono potenziali punti di perdita quando vengono rimossi dal serbatoio. Con più connessioni, questo può rappresentare un problema. Sia per l'array di sensori che per il termometro multipunto, una soluzione consiste nell’installare una camera di sicurezza tra la flangia e la scatola di derivazione. Questa impedisce ai gas e ai liquidi di processo di fuoriuscire dal serbatoio in caso di perdite da una delle connessioni di processo.
In conclusione, le moderne tecnologie di misurazione forniscono agli ingegneri e agli operatori di processo informazioni vitali per il monitoraggio. Le applicazioni per la profilazione della temperatura possono essere caratterizzate da condizioni di processo impegnative in termini di fluidi pericolosi, con pressioni e temperature elevate, combinate con problemi di corrosione, turbolenza e vibrazioni elevate. Per questi scopi specifici è disponibile una strumentazione specializzata come array di sensori e termometri multipunto per effettuare le misurazioni richieste, ma è necessario prestare attenzione durante l’installazione e l’uso.
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