Sensori di pH DolpHin per applicazioni critiche

• 
• Tweet
• Pin It
• Condividi per email

Una corretta gestione del pH in applicazioni chimiche ad alta temperatura è fondamentale per mantenere costante la qualità del prodotto, per l’efficienza reattiva del processo e per la conformità alle norme ambientali. Tuttavia, dal momento che una misurazione precisa richiede di immergere i sensori di pH in sostanze calde e molto acide per periodi di tempo prolungati, di solito la loro sostituzione deve avvenire in pochi giorni. La ADM di Cedar Rapids ha scoperto un sensore di pH che si può usare per mesi senza essere sostituito, pur mantenendo standard di qualità elevati; il sensore ha contribuito a ridurre nettamente i costi per l’acquisto della strumentazione e le spese di manodopera. ADM ha applicato la nuova soluzione di monitoraggio del pH per ottenere risultati precisi ed economici sulla linea per la produzione di etanolo nello stabilimento di Cedar Rapids (Iowa, USA).

L’etanolo è un additivo per carburanti altamente alcolico e rinnovabile, che consente ai produttori di benzina di rispettare le norme ambientali. Livelli di pH accurati durante la produzione dell’etanolo sono essenziali per controllare i livelli di anidride solforosa. Un’eccessiva quantità di anidride solforosa nell’etanolo corrode il carburatore ed altri componenti del sistema di alimentazione di un motore.

La produzione di etanolo comporta la fermentazione e la distillazione di amido e prodotti da zucchero. Nelle fasi iniziali, l’amido liquido viene convertito in zucchero (destrosio), che quindi subisce fermentazione. Per convertire lo zucchero in etanolo e anidride solforosa si procede aggiungendo lievito alla massa. La massa fermentata, detta “birra”, contiene circa l’11 per cento di alcool e sostanze solide non fermentate che derivano dalle cellule del mais e del lievito. La “birra” viene quindi portata a 113 gradi C per lasciar evaporare il contenuto di alcool, che viene quindi raccolto, condensato e passato in un raddrizzatore per eliminare l’acqua residua. Il prodotto finale è etanolo con gradazione pari a 199, ovvero quasi alcool purissimo.

“Abbiamo tentato di rilevare le letture del pH direttamente dal processo, ma la temperatura di 113 gradi ha praticamente vaporizzato il sensore”, ha commentato Lloyd Feickert, supervisore strumentazione allo stabilimento ADM di Cedar Rapids. “Per ridurre gli eccessivi costi legati ai sensori abbiamo predisposto un sistema a scia dove lasciar scorrere un campione di etanolo off-line, raffreddarlo a 60 gradi centigradi e poi misurarlo”, continua Feickert.

Anche se questo sistema ha notevolmente prolungato la durata dei sensori di pH, le condizioni intrinseche del processo obbligavano ancora a sostituire i componenti dei sensori di pH rigenerabili con una elevata frequenza. “A basse temperature, i sensori di pH potevano durare settimane, ma le condizioni di processo provocavano variazioni termiche nelle scie, riducendo nettamente la durata dei sensori. “Dal momento che già utilizzavamo i sensori di pH rigenerabili Foxboro 871 come standard, li abbiamo scelti anche per risolvere questo problema”, spiega Feickert.

Per adattarsi all’applicazione di ADM, la divisione Foxboro Measurements & Instruments di Invensys ha lavorato a fianco di Feickert per sviluppare un elettrodo di misura sostituibile sul campo che potesse sopportare temperature fino a 113 gradi C. L’elettrodo sostituibile integra la tecnologia brevettata della premiata linea di sensori di pH Foxboro DolpHin™.

“Avevo sentito parlare dei sensori di pH per alte temperature della linea DolpHin, così ho chiesto a Foxboro di sviluppare un prodotto simile per i sensori rigenerabili. Lo studio applicativo condotto dall’azienda ha portato a concepire un elettrodo sostituibile che, dopo un periodo di prove condotte insieme, ha aumentato la durata dei nostri sensori da pochi giorni a mesi interi”, commenta Feickert.

Il nuovo sensore di misura utilizza un vetro per pH di formulazione speciale che assicura una eccellente stabilità di misurazione, precisione e maggior durata in applicazioni ad alte temperature. Il vetro per pH aumenta anche fino a cinque volte la velocità di risposta. Gli elettrodi sono disponibili in vetro bombato, sferico o rinforzato. Gli elettrodi in vetro bombato sono adatti alle applicazioni più severe: temperature fino a 113 gradi C e concentrazioni chimiche elevatissime.

Gli elettrodi sferici servono per applicazioni standard fino a 100 gradi C, mentre quelli piani e rinforzati sono adatti a lavorazioni in cui l’acqua di processo contiene materiali solidi, con un pH compreso tra 2 e 12 e temperature fino a 85 gradi C. Tutti gli elettrodi sono intercambiabili e il design plug-in semplifica la sostituzione quando le condizioni di misurazione o le applicazioni variano.

“I sensori rigenerabili sono di sicuro il modo più economico di misurare il pH nelle nostre applicazioni”, afferma Feickert. Usiamo la linea Foxboro 871 come standard ed ora, grazie ai nuovi elettrodi bombati per alte temperature, abbiamo tutti gli strumenti necessari a gestire la misurazione del pH in modo conveniente in tutto lo stabilimento”.

“L’elettrodo bombato 871PH ha portato la durata dei sensori di pH da dieci giorni a quattro mesi”, afferma Feickert. “Un aumento del 1000 per cento! Considerando che usiamo questi sensori in quattro distillerie e in altri processi nel nostro stabilimento, si tratta di un risparmio enorme.”

Oltre al risparmio sui prodotti, ADM ha anche ridotto nettamente le spese di manodopera e manutenzione. “Ogni intervento su un sensore richiede almeno un’ora di manodopera. Ritengo che nel corso dell’anno abbiamo ridotto i tempi di sostituzione da 36 a tre ore per elettrodo”, conclude Feickert.

• 
• Tweet
• Pin It
• Condividi per email