Simulazione diretta di un’avaria con VSP2 (Vent Sizing Package 2)
Il VSP è stato introdotto da DIERS nel 1985 per la caratterizzazione di reazioni “runaway”. I vantaggi del VSP consistono nella cella di prova leggera e nel conseguente piccolo fattore Phi (bassa inerzia termica), nel monitoraggio della pressione adiabatica e nella heat-wait-search. Il funzionamento adiabatico consente di applicare i dati di temperatura e pressione direttamente su contenitori di grandi dimensioni.
Nel calorimetro adiabatico VSP2 è possibile ricreare le prove per gli scenari Worst-Case, come ad esempio un’avaria del raffreddamento. Consente di eseguire una reazione esotermica in condizioni adiabatiche per determinare l’aumento massimo della temperatura e della pressione, nonché i relativi tassi di temperatura, di aumento della pressione e di produzione del gas.
- Casi noti di reazioni “runaway” sono:
- surriscaldamento
- errato dosaggio
- esotermie non note o reazioni di decomposizione
- contaminazioni
- miscelazione non corretta
- temperature del lotto o controllo della pressione errate
La conoscenza dei tassi delle temperature e di produzione del gas in uno scenario di errore del genere, può essere utilizzata per mettere in sicurezza un processo, sviluppare misure di emergenza o progettare una decompressione.
Altri casi di applicazione al di fuori della progettazione dei dispositivi di decompressione:
- determinazione di una temperatura o di una pressione adeguate per l’arresto di sicurezza.
- La determinazione dei blocchi appropriati per le reazioni catalitiche o radicali.
- Ottimizzazione di un processo variando le quantità utilizzate.
L’apparecchio di misura è costituito da un contenitore a pressione con una capacità di circa 4 l. Al suo interno viene inserita una cella di misura composta da un contenitore in acciaio inossidabile con parete spessa 0,2 mm e volume interno libero definito di 110 ml (per tener conto dei componenti incorporati e dell’agitatore). Questo contenitore in acciaio inossidabile è isolato termicamente dall’ambiente. Il sistema viene riscaldato alla temperatura di stoccaggio tramite un riscaldatore elettrico posto sul fondo della cella di misura. Successivamente, l’ambiente circostante al sistema viene adeguato alla temperatura interna della cella di misura con un altro riscaldatore elettrico che avvolge il contenitore. Nel caso di una reazione di decomposizione esotermica, la temperatura della cella di misura viene continuamente adeguata alla temperatura del campione mediante il riscaldamento del rivestimento. Grazie all’isolamento e alla piccola differenza di temperatura tra la cella di misura e l’ambiente circostante, sono presenti condizioni pressoché adiabatiche. Il sistema di misura può essere utilizzato sia aperto che chiuso rispetto all’ambiente circostante. In caso di funzionamento a circuito chiuso, la pressione nel serbatoio viene adeguata alla pressione interna della cella di misura mediante l’aggiunta o lo scarico di azoto. Mantenendo una bassa differenza di pressione tra la cella di misura e il contenitore, la cella di misura a parete sottile è protetta dalle deformazioni. Durante la reazione vengono rilevate e registrate le curve di temperatura e pressione nella cella di prova e nel contenitore sotto pressione.
Fonti:
1. Process Safety News Fall 2011.
2. Askonas, Burelbach, Leung, Fauske and Associates, 2000, THE VERSATILE VSP2: A TOOL FOR ADIABATIC THERMAL ANALYSIS AND VENT SIZING APPLICATIONS, North American Thermal Analysis Society, 28th Annual Conference.
3. Fauske.com.