Ogni volta che ci sono processi che usano la temperatura e la pressione per modificare la struttura molecolare o creare nuovi prodotti da sostanze chimiche, esiste la possibilità di incendi, esplosioni o rilascio di liquidi infiammabili o tossici, vapori, gas o sostanze chimiche di processo. Il controllo di questi eventi indesiderati richiede una scienza speciale chiamata gestione della sicurezza dei processi. I termini sicurezza di processo ed gestione della sicurezza dei processi sono più comunemente usati per descrivere la protezione dei dipendenti, del pubblico e dell'ambiente dalle conseguenze di gravi incidenti indesiderati che coinvolgono liquidi infiammabili e materiali altamente pericolosi. Secondo la United States Chemical Manufacturers' Association (CMA), “la sicurezza dei processi è il controllo dei pericoli causati da malfunzionamenti o malfunzionamenti dei processi utilizzati per convertire le materie prime in prodotti finiti, che possono portare al rilascio non pianificato di materiale pericoloso (ACMA 1985).

Coinvolgimento dell'industria e della sicurezza dei processi lavorativi

La tecnologia di sicurezza dei processi ha svolto un ruolo importante nelle industrie di trasformazione chimica in modo che la manipolazione di liquidi e gas infiammabili e combustibili potesse procedere senza conseguenze indesiderabili. Durante gli anni '1980, le industrie petrolifere e del gas, ad esempio, hanno riconosciuto che la sola tecnologia per la sicurezza dei processi, senza la gestione della sicurezza dei processi, non avrebbe impedito incidenti catastrofici. In quest'ottica, numerose associazioni di settore, come negli Stati Uniti il ​​Center for Chemical Process Safety (CCPS), l'American Petroleum Institute (API) e la Chemical Manufacturers' Association (CMA), hanno avviato programmi per sviluppare e fornire linee guida per la gestione della sicurezza dei processi ad uso dei loro membri. Come affermato dal CCPS, "L'evoluzione della sicurezza dei processi da una questione puramente tecnica a una che richiedeva approcci gestionali è stata essenziale per il miglioramento continuo della sicurezza dei processi".

Il CCPS è stato istituito nel 1985 per promuovere il miglioramento delle tecniche di gestione della sicurezza dei processi tra coloro che immagazzinano, manipolano, lavorano e utilizzano sostanze chimiche e materiali pericolosi. Nel 1988, la Chemical Manufacturer's Association (CMA) ha avviato il suo programma Responsible Care® delineando l'impegno di ogni azienda membro per la responsabilità ambientale, sanitaria e di sicurezza nella gestione dei prodotti chimici.

Nel 1990, l'API ha avviato un programma a livello di settore intitolato STEP-Strategies for Today's Environmental Partnership, con l'intenzione di migliorare le prestazioni ambientali, sanitarie e di sicurezza dell'industria petrolifera e del gas. Uno dei sette elementi strategici del programma STEP riguarda la sicurezza operativa e di processo nel settore petrolifero. I seguenti documenti sono esempi di alcuni dei materiali sviluppati come risultato del programma STEP che forniscono una guida all'industria petrolifera e del gas per aiutare a prevenire il verificarsi o ridurre al minimo le conseguenze di rilasci catastrofici di liquidi e vapori infiammabili o materiali di processo pericolosi:

• Gestione dei rischi di processo (RP 750)

RP 750 copre la gestione dei rischi del processo di idrocarburi nella progettazione, costruzione, avviamento, operazioni, ispezione, manutenzione e modifiche dell'impianto. Si applica specificamente alle raffinerie, agli impianti petrolchimici e ai principali impianti di lavorazione che utilizzano, producono, trasformano o immagazzinano liquidi infiammabili e prodotti chimici di lavorazione tossici in quantità superiori a determinate quantità pericolose (come definite in tale documento).

• Gestione dei pericoli associati all'ubicazione degli edifici degli impianti di processo (RP 752)

RP 752, sviluppato congiuntamente da API e CMA, ha lo scopo di aiutare a identificare gli edifici dell'impianto di processo che destano preoccupazione, comprendere i potenziali pericoli correlati alla loro posizione all'interno dell'impianto di processo e gestire il rischio di incendio, esplosione e rilascio di sostanze tossiche.

• Pratiche di gestione, processo di autovalutazione e materiali delle risorse (RP 9000)

RP 9000 fornisce risorse materiali e metodologia di autovalutazione per misurare i progressi nell'implementazione degli elementi di gestione della sicurezza dei processi.

Esempi di altre organizzazioni che hanno sviluppato materiali e programmi che forniscono linee guida riguardanti la gestione della sicurezza dei processi chimici includono, ma non sono limitati a, quanto segue:

• Rapporto ORC (Organisations Resource Counselors), Process Hazards Management of Substances with Catastrophic Potential
• National Petroleum Refiners Association (NPRA), programma BEST (Building Environmental Stewardship Tools).
• Organizzazione internazionale del lavoro (ILO), Codice di condotta sulla prevenzione dei pericoli di incidenti rilevanti
• Camera di Commercio Internazionale (ICC), Carta per lo Sviluppo Sostenibile.cmp01ce.doc

La progettazione e la tecnologia del processo, i cambiamenti nel processo, i materiali e i cambiamenti nei materiali, le pratiche e le procedure operative e di manutenzione, la formazione, la preparazione alle emergenze e altri elementi che influiscono sul processo devono essere tutti considerati nell'identificazione sistematica e nella valutazione dei pericoli in modo da determinare se hanno o meno il potenziale per portare a una catastrofe sul posto di lavoro e nella comunità circostante.

A partire dai primi anni '1980, nelle industrie petrolifere e chimiche si sono verificati numerosi incidenti gravi che hanno coinvolto materiali altamente pericolosi, che hanno provocato un numero considerevole di vittime e feriti e perdite significative di proprietà. Questi incidenti hanno fornito l'impulso alle agenzie governative, alle organizzazioni sindacali e alle associazioni di settore in tutto il mondo per sviluppare e implementare codici, regolamenti, procedure e pratiche di lavoro sicure dirette all'eliminazione o alla mitigazione di questi eventi indesiderati, attraverso l'applicazione dei principi della sicurezza dei processi gestione. Essi sono discussi più ampiamente nel Disastri, naturali e tecnologici capitolo e altrove in questo Enciclopedia.

In risposta alla preoccupazione del pubblico sui potenziali pericoli delle sostanze chimiche, i governi e le agenzie di regolamentazione di tutto il mondo hanno avviato programmi che richiedono ai produttori e agli utenti di identificare i materiali pericolosi sul posto di lavoro e informare i dipendenti e i consumatori dei pericoli presentati dalla loro produzione, utilizzo, stoccaggio e gestione. Questi programmi, che coprivano la preparazione e la risposta alle emergenze, il riconoscimento dei pericoli, la conoscenza dei prodotti, il controllo delle sostanze chimiche pericolose e la segnalazione delle emissioni tossiche, includevano il trattamento degli idrocarburi.

Requisiti di gestione della sicurezza dei processi

La gestione della sicurezza dei processi è parte integrante del programma generale di sicurezza degli impianti di lavorazione dei prodotti chimici. Un efficace programma di gestione della sicurezza dei processi richiede la leadership, il supporto e il coinvolgimento dell'alta direzione, della gestione della struttura, dei supervisori, dei dipendenti, degli appaltatori e dei dipendenti dell'appaltatore.

I componenti da considerare quando si sviluppa un programma di gestione della sicurezza del processo includono:

• Continuità interdipendente di operazioni, sistemi e organizzazione
• Gestione delle informazioni. Il programma di gestione della sicurezza dei processi si basa sulla disponibilità e l'accesso a registri e documentazione validi.
• Controllo della qualità del processo, deviazioni ed eccezioni e metodi alternativi
• Gestione e vigilanza accessibilità e comunicazioni. Poiché la gestione della sicurezza dei processi è la base per tutti gli sforzi per la sicurezza all'interno della struttura, la responsabilità e la responsabilità dei dirigenti, della supervisione e dei dipendenti devono essere chiaramente delineate, comunicate e comprese affinché il programma funzioni.
• Finalità e obiettivi, verifiche di conformità e misurazione delle prestazioni. Prima dell'implementazione, è importante stabilire traguardi e obiettivi sia a lungo che a breve termine per ciascuno degli elementi del programma di gestione della sicurezza dei processi.

Elementi del programma di gestione della sicurezza di processo

Tutti i programmi di gestione della sicurezza dei processi degli impianti chimici coprono gli stessi requisiti di base, sebbene il numero di elementi del programma possa variare a seconda dei criteri utilizzati. Indipendentemente dal documento di origine governativo, aziendale o associativo utilizzato come guida, vi sono una serie di requisiti di base che dovrebbero essere inclusi in ogni programma di gestione della sicurezza dei processi chimici:

• informazioni sulla sicurezza dei processi
• coinvolgimento dell'impiegato
• analisi dei rischi di processo
• gestione del cambiamento
• procedure operative
• pratiche di lavoro sicure e permessi
• informazione e formazione dei dipendenti
• personale appaltatore
• revisioni sulla sicurezza prima dell'avvio
• garanzia della qualità del design
• manutenzione e integrità meccanica
• risposta di emergenza
• audit periodici di sicurezza
• indagine sugli incidenti di processo
• standard e regolamenti
• segreti commerciali.

Informazioni sulla sicurezza dei processi

Le informazioni sulla sicurezza dei processi vengono utilizzate dall'industria di processo per definire processi, materiali e attrezzature critici. Le informazioni sulla sicurezza del processo includono tutte le informazioni scritte disponibili riguardanti la tecnologia del processo, le apparecchiature di processo, le materie prime e i prodotti e i rischi chimici prima di condurre un'analisi dei rischi del processo. Altre informazioni critiche sulla sicurezza dei processi sono la documentazione relativa alle revisioni dei progetti di capitale e ai criteri di base della progettazione.

Informazioni chimiche include non solo le proprietà chimiche e fisiche, la reattività e i dati corrosivi e la stabilità termica e chimica di sostanze chimiche come idrocarburi e materiali altamente pericolosi nel processo, ma anche gli effetti pericolosi della miscelazione involontaria di diversi materiali incompatibili. Le informazioni chimiche includono anche quelle che potrebbero essere necessarie per condurre valutazioni dei pericoli ambientali di emissioni tossiche e infiammabili e limiti di esposizione consentiti.

Informazioni sulla tecnologia di processo include diagrammi di flusso a blocchi e/o diagrammi di flusso di processo semplici, nonché descrizioni della chimica di ciascun processo specifico con i limiti superiore e inferiore di sicurezza per temperature, pressioni, flussi, composizioni e, ove disponibili, materiali di progettazione del processo e bilanci energetici. Vengono inoltre determinate le conseguenze delle deviazioni nel processo e nei materiali, compreso il loro effetto sulla sicurezza e sulla salute dei dipendenti. Ogni volta che i processi oi materiali vengono modificati, le informazioni vengono aggiornate e rivalutate in conformità con il sistema di gestione del cambiamento della struttura.

Attrezzature di processo e informazioni sulla progettazione meccanica include la documentazione che copre i codici di progettazione utilizzati e se l'apparecchiatura è conforme o meno alle pratiche ingegneristiche riconosciute. Si determina se le apparecchiature esistenti progettate e costruite in conformità con codici, standard e pratiche non più di uso generale vengono mantenute, utilizzate, ispezionate e testate per garantire un funzionamento sicuro e continuo. Le informazioni sui materiali di costruzione, gli schemi delle tubazioni e degli strumenti, la progettazione dei sistemi di scarico, la classificazione elettrica, la progettazione della ventilazione e i sistemi di sicurezza vengono aggiornate e rivalutate quando si verificano modifiche.

Coinvolgimento dell'impiegato

I programmi di gestione della sicurezza dei processi dovrebbero includere la partecipazione dei dipendenti allo sviluppo e alla conduzione delle analisi della sicurezza dei processi e di altri elementi del programma. L'accesso alle informazioni sulla sicurezza dei processi, ai rapporti sulle indagini sugli incidenti e alle analisi dei pericoli dei processi viene generalmente fornito a tutti i dipendenti e ai dipendenti degli appaltatori che lavorano nell'area. La maggior parte delle nazioni industrializzate richiede che i lavoratori siano sistematicamente istruiti sull'identificazione, la natura e la manipolazione sicura di tutte le sostanze chimiche a cui possono essere esposti.

Analisi dei rischi di processo

Dopo che le informazioni sulla sicurezza del processo sono state compilate, viene condotta un'analisi dei rischi del processo multidisciplinare completa e sistematica, adeguata alla complessità del processo, al fine di identificare, valutare e controllare i pericoli del processo. Le persone che eseguono l'analisi dei rischi di processo devono essere informate ed esperte nelle relative operazioni chimiche, ingegneristiche e di processo. Ciascun gruppo di analisi comprende normalmente almeno una persona che abbia familiarità con il processo analizzato e una persona competente nella metodologia di analisi dei rischi utilizzata.

L'ordine di priorità utilizzato per determinare dove all'interno della struttura iniziare a condurre le analisi dei rischi di processo si basa sui seguenti criteri:

• portata e natura dei pericoli del processo
• numero di lavoratori potenzialmente interessati
• storia operativa e degli incidenti del processo
• età del processo.

Nell'industria chimica vengono utilizzati numerosi metodi per condurre analisi sulla sicurezza dei processi.

I "cosa succede se?" metodo pone una serie di domande per rivedere i potenziali scenari di pericolo e le possibili conseguenze ed è più spesso utilizzato quando si esaminano modifiche proposte o modifiche al processo, ai materiali, alle attrezzature o all'impianto.

I Metodo della "lista di controllo". è simile al "e se?" metodo, tranne per il fatto che viene utilizzata una lista di controllo precedentemente sviluppata che è specifica per l'operazione, i materiali, il processo e le attrezzature. Questo metodo è utile quando si eseguono revisioni pre-avvio al completamento della costruzione iniziale o dopo importanti turnaround o aggiunte all'unità di processo. Una combinazione del "e se?" e i metodi della "lista di controllo" vengono spesso utilizzati quando si analizzano unità identiche per costruzione, materiali, attrezzature e processo.

I metodo di studio dei pericoli e dell'operabilità (HAZOP). è comunemente usato nelle industrie chimiche e petrolifere. Coinvolge un team multidisciplinare, guidato da un leader esperto. Il team utilizza parole guida specifiche, come "no", "aumentare", "diminuire" e "invertire", che vengono sistematicamente applicate per identificare le conseguenze delle deviazioni dall'intento progettuale per i processi, le apparecchiature e le operazioni analizzate.

Analisi dell'albero dei guasti/albero degli eventi sono tecniche deduttive formali simili utilizzate per stimare la probabilità quantitativa del verificarsi di un evento. L'analisi dell'albero dei guasti funziona a ritroso da un incidente definito per identificare e visualizzare la combinazione di errori operativi e/o guasti alle apparecchiature che sono stati coinvolti nell'incidente. L'analisi dell'albero degli eventi, che è l'inverso dell'analisi dell'albero dei guasti, lavora in avanti da eventi specifici o sequenze di eventi, al fine di individuare quelli che potrebbero causare pericoli e quindi calcolare la probabilità che si verifichi la sequenza di un evento.

I modalità di guasto e metodo di analisi degli effetti tabula ogni sistema di processo o unità di apparecchiatura con le sue modalità di guasto, l'effetto di ogni potenziale guasto sul sistema o sull'unità e quanto critico ogni guasto potrebbe essere per l'integrità del sistema. Le modalità di guasto vengono quindi classificate in base all'importanza per determinare quale è più probabile che causi un incidente grave.

Indipendentemente dal metodo utilizzato, tutte le analisi dei rischi dei processi chimici considerano quanto segue:

• luogo del processo, ubicazione e pericoli del processo
• identificazione di qualsiasi incidente precedente o mancato incidente con potenziali conseguenze catastrofiche
• controlli tecnici e amministrativi applicabili ai pericoli
• le interrelazioni dei controlli e l'appropriata applicazione della metodologia di rilevamento per fornire allarmi precoci
• conseguenze di fattori umani, ubicazione della struttura e fallimento dei controlli
• conseguenze degli effetti sulla sicurezza e sulla salute dei lavoratori all'interno delle aree di potenziale fallimento.

Gestione del cambiamento

Gli impianti di processo chimico dovrebbero sviluppare e attuare programmi che prevedano la revisione delle informazioni, delle procedure e delle pratiche sulla sicurezza del processo man mano che si verificano cambiamenti. Tali programmi includono un sistema di autorizzazione di gestione e documentazione scritta per le modifiche a materiali, prodotti chimici, tecnologia, attrezzature, procedure, personale e strutture che interessano ciascun processo.

La gestione dei programmi di cambiamento nell'industria chimica, ad esempio, comprende le seguenti aree:

• cambiamento della tecnologia di processo degli idrocarburi
• modifiche a strutture, attrezzature o materiali (ad es. catalizzatori o additivi)
• gestione del cambiamento di personale e dei cambiamenti organizzativi e di personale
• modifiche temporanee, variazioni e modifiche permanenti
• miglioramento delle conoscenze sulla sicurezza dei processi, tra cui:
  
  • base tecnica per la modifica proposta
  • impatto del cambiamento su sicurezza, salute e ambiente
  • modifiche alle procedure operative e pratiche di lavoro sicure
  • modifiche necessarie ad altri processi
  • tempo necessario per la modifica
  • requisiti di autorizzazione per la modifica proposta
  • aggiornare la documentazione relativa alle informazioni di processo, alle procedure operative e alle pratiche di sicurezza
  • formazione o istruzione richiesta a causa del cambiamento

• gestione del cambiamento sottile (tutto ciò che non è sostituzione in natura)
• modifiche non ordinarie.

Il sistema di gestione delle modifiche include l'informazione dei dipendenti coinvolti nel processo e del personale di manutenzione e appaltatore i cui compiti sarebbero interessati da eventuali modifiche delle modifiche e la fornitura di procedure operative aggiornate, informazioni sulla sicurezza del processo, pratiche di lavoro sicure e formazione secondo necessità, prima dell'avvio del processo o parte interessata del processo.

Procedure operative

Gli impianti di lavorazione chimica devono sviluppare e fornire istruzioni operative e procedure dettagliate ai lavoratori. Le istruzioni operative dovrebbero essere riviste regolarmente per completezza e accuratezza (e aggiornate o modificate in caso di modifiche) e coprire i limiti operativi dell'unità di processo, comprese le tre aree seguenti:

1. conseguenze della deviazione
2. passaggi per evitare o correggere la deviazione
3. funzioni dei sistemi di sicurezza in relazione ai limiti operativi.

I lavoratori coinvolti nel processo hanno accesso a istruzioni operative riguardanti le seguenti aree:

• avvio iniziale (avvio dopo turnaround, emergenze e operazioni temporanee)
• avvio normale (operazioni normali e temporanee e spegnimento normale)
• operazioni di emergenza e arresto di emergenza
• condizioni in cui è richiesto l'arresto di emergenza e assegnazione delle responsabilità di arresto a operatori qualificati
• lavoro non ordinario
• interfaccia operatore-processo e operatore-apparecchiatura
• controlli amministrativi vs. controlli automatizzati.

Pratiche di lavoro sicure

Le strutture di processo chimico dovrebbero implementare permessi di lavoro a caldo e sicurezza e programmi di ordini di lavoro per controllare il lavoro svolto all'interno o in prossimità delle aree di processo. I supervisori, i dipendenti e il personale degli appaltatori devono avere familiarità con i requisiti dei vari programmi di autorizzazione, tra cui il rilascio e la scadenza dei permessi e le adeguate misure di sicurezza, movimentazione dei materiali e protezione antincendio e prevenzione.

I tipi di lavoro inclusi nei tipici programmi di autorizzazione per impianti chimici includono quanto segue:

• lavori a caldo (saldatura, maschiatura a caldo, motori a combustione interna, ecc.)
• lockout/tagout di energia elettrica, meccanica, pneumatica e pressione
• ingresso in spazi confinati e uso di gas inerte
• sfiato, apertura e pulizia di recipienti di processo, serbatoi, attrezzature e linee
• controllo dell'ingresso nelle aree di processo da parte di personale non addetto.

Gli impianti chimici dovrebbero sviluppare e implementare pratiche di lavoro sicure per controllare i potenziali pericoli durante le operazioni di processo, coprendo le seguenti aree di interesse:

• proprietà e pericoli dei materiali, dei catalizzatori e delle sostanze chimiche utilizzate nel processo
• controlli tecnici, amministrativi e di protezione personale per prevenire le esposizioni
• misure da adottare in caso di contatto fisico o esposizione a sostanze chimiche pericolose
• controllo di qualità delle materie prime, catalizzatori e controllo dell'inventario dei prodotti chimici pericolosi
• funzioni del sistema di sicurezza e protezione (interblocco, soppressione, rilevamento, ecc.).
• pericoli speciali o unici sul posto di lavoro.

Informazione e formazione dei dipendenti

Le strutture di processo chimico dovrebbero utilizzare programmi formali di formazione sulla sicurezza dei processi per addestrare e istruire i supervisori e i lavoratori in carica, riassegnati e nuovi. La formazione fornita ai supervisori e ai lavoratori del funzionamento e della manutenzione dei processi chimici dovrebbe coprire le seguenti aree:

• competenze, conoscenze e qualifiche richieste ai dipendenti di processo
• selezione e sviluppo di programmi di formazione relativi al processo
• misurare e documentare le prestazioni e l'efficacia dei dipendenti
• progettazione delle procedure operative e di manutenzione del processo
• panoramica delle operazioni di processo e dei rischi di processo
• disponibilità e idoneità dei materiali e dei pezzi di ricambio per i processi in cui devono essere utilizzati
• procedure di avvio, funzionamento, arresto e di emergenza del processo
• rischi per la sicurezza e la salute legati al processo, ai catalizzatori e ai materiali
• pratiche e procedure di lavoro sicure nell'impianto e nell'area di processo.

Personale appaltatore

Gli appaltatori sono spesso impiegati in impianti di lavorazione chimica. Le strutture devono istituire procedure per garantire che il personale dell'appaltatore che esegue manutenzione, riparazione, turnaround, ristrutturazione importante o lavori speciali sia pienamente consapevole dei pericoli, dei materiali, dei processi, delle procedure operative e di sicurezza e delle attrezzature nell'area. Vengono effettuate valutazioni periodiche delle prestazioni per garantire che il personale dell'appaltatore sia addestrato, qualificato, segua tutte le regole e le procedure di sicurezza e sia informato e consapevole di quanto segue:

• potenziali pericoli di incendio, esplosione e rilascio di sostanze tossiche legati al loro lavoro
• procedure di sicurezza dell'impianto e pratiche di lavoro sicure dell'appaltatore
• piano di emergenza e azioni del personale appaltatore
• controlli per l'ingresso, l'uscita e la presenza del personale appaltatore nelle aree di processo.

Revisioni sulla sicurezza prima dell'avvio

Le revisioni della sicurezza del processo pre-avvio vengono condotte negli impianti chimici prima dell'avvio di nuovi impianti di processo e dell'introduzione di nuovi materiali o sostanze chimiche pericolose negli impianti, a seguito di un'importante inversione di tendenza e laddove gli impianti abbiano subito modifiche di processo significative.

Le revisioni di sicurezza pre-avvio assicurano che sono stati raggiunti i seguenti punti:

• la costruzione, i materiali e le attrezzature sono verificati secondo i criteri di progettazione
• i sistemi di processo e l'hardware, inclusa la logica di controllo del computer, sono stati ispezionati, testati e certificati
• gli allarmi e gli strumenti vengono ispezionati, testati e certificati
• i dispositivi di soccorso e sicurezza e i sistemi di segnalazione sono controllati, testati e certificati
• i sistemi di protezione e prevenzione incendi sono ispezionati, testati e certificati
• le procedure di sicurezza, prevenzione incendi e risposta alle emergenze siano sviluppate, riviste, messe in atto e siano appropriate e adeguate
• sono in atto procedure di avvio e sono state intraprese azioni adeguate
• è stata eseguita un'analisi dei rischi di processo e tutte le raccomandazioni affrontate, implementate o risolte e le azioni documentate
• sia stata completata tutta la formazione iniziale e/o di aggiornamento richiesta per l'operatore e il personale addetto alla manutenzione, compresa la risposta alle emergenze, i rischi di processo e i rischi per la salute
• tutte le procedure operative (normali e sconvolte), i manuali operativi, le procedure delle apparecchiature e le procedure di manutenzione siano completate e in atto
• la gestione dei requisiti di modifica per i nuovi processi e le modifiche ai processi esistenti sono state soddisfatte.

Assicurazioni di qualità del design

Quando vengono intrapresi nuovi processi o modifiche sostanziali ai processi esistenti, viene normalmente condotta una serie di revisioni della progettazione della sicurezza dei processi prima e durante la costruzione (prima della revisione pre-avvio). La revisione del controllo del progetto, condotta appena prima che i piani e le specifiche vengano emessi come "disegni di progettazione definitivi", copre le seguenti aree:

• planimetria, ubicazione, spaziatura, classificazione elettrica e drenaggio
• analisi dei pericoli e progettazione chimica di processo
• requisiti e qualifiche di gestione del progetto
• apparecchiature di processo e progettazione e integrità delle apparecchiature meccaniche
• disegni di tubazioni e strumenti
• ingegneria di affidabilità, allarmi, interblocchi, rilievi e dispositivi di sicurezza
• materiali di costruzione e compatibilità.

Un'altra revisione viene normalmente condotta appena prima dell'inizio della costruzione che copre quanto segue:

• procedure di demolizione e scavo
• controllo delle materie prime
• controllo del personale di costruzione e delle attrezzature sulla struttura e sul sito
• procedure di fabbricazione, costruzione e installazione e ispezione.

Una o più revisioni vengono generalmente condotte durante il corso della costruzione o della modifica per garantire che le seguenti aree siano conformi alle specifiche di progettazione e ai requisiti della struttura:

• materiali di costruzione forniti e utilizzati come specificato
• corrette tecniche di assemblaggio e saldatura, ispezioni, verifiche e certificazioni
• rischi chimici e per la salute sul lavoro considerati durante la costruzione
• pericoli per la sicurezza fisica, meccanica e operativa considerati durante la costruzione e autorizzazione della struttura e pratiche di sicurezza seguite
• sistemi di protezione provvisoria e di risposta alle emergenze forniti e funzionanti.

Manutenzione e integrità meccanica

Le strutture di processo dispongono di programmi per mantenere l'integrità continua delle apparecchiature relative al processo, tra cui ispezioni periodiche, test, manutenzione delle prestazioni, azioni correttive e garanzia della qualità. I programmi hanno lo scopo di assicurare che l'integrità meccanica delle attrezzature e dei materiali sia esaminata e certificata e che le carenze siano corrette prima dell'avvio, o che vengano prese disposizioni per adeguate misure di sicurezza.

I programmi di integrità meccanica coprono le seguenti apparecchiature e sistemi:

• recipienti a pressione e serbatoi di stoccaggio
• sistemi di arresto di emergenza e protezione antincendio
• protezioni di processo come sistemi e dispositivi di sfogo e sfiato, controlli, interblocchi, sensori e allarmi
• pompe e sistemi di tubazioni (inclusi componenti come valvole)
• garanzia di qualità, materiali di costruzione e ingegneria di affidabilità
• programmi di manutenzione e manutenzione preventiva.

I programmi di integrità meccanica coprono anche l'ispezione e il collaudo dei materiali di manutenzione, dei pezzi di ricambio e delle apparecchiature per garantire un'installazione corretta e l'adeguatezza per l'applicazione di processo interessata. I criteri di accettazione e la frequenza delle ispezioni e dei test devono essere conformi alle raccomandazioni dei produttori, alle buone pratiche ingegneristiche, ai requisiti normativi, alle pratiche del settore, alle politiche della struttura o all'esperienza precedente.

Emergency Response

I programmi di preparazione e risposta alle emergenze sono sviluppati per coprire un intero impianto di processo e per fornire l'identificazione dei pericoli e la valutazione dei potenziali pericoli di processo. Questi programmi includono la formazione e l'istruzione dei dipendenti e dei dipendenti dell'appaltatore nelle procedure di notifica, risposta ed evacuazione di emergenza.

Un tipico programma di preparazione alle emergenze dell'impianto di processo è conforme ai requisiti aziendali e normativi applicabili e include quanto segue:

• sistema di allarme o notifica distintivo del dipendente e/o della comunità
• metodo preferito di segnalazione interna di incendi, sversamenti, rilasci ed emergenze
• requisiti per la segnalazione di incidenti relativi al processo alle agenzie governative appropriate
• arresto di emergenza, evacuazione, procedure per rendere conto del personale, procedure di fuga di emergenza, rimozione di veicoli e attrezzature e assegnazione del percorso
• procedure, doveri e capacità di risposta alle emergenze e di salvataggio, inclusi dipendenti, pubblica sicurezza, appaltatori e organizzazioni di mutuo soccorso
• procedure per la gestione di piccole fuoriuscite o rilasci di sostanze chimiche pericolose
• procedure per la fornitura e la salvaguardia dell'energia elettrica e delle utenze di emergenza
• piani di continuità aziendale, personale e fonti di attrezzature
• conservazione di documenti e registri, sicurezza del sito, pulizia, salvataggio e restauro.

Audit periodici di sicurezza

Molte strutture di processo utilizzano audit di gestione della sicurezza del processo di autovalutazione per misurare le prestazioni della struttura e garantire la conformità ai requisiti di sicurezza del processo interni ed esterni (normativi, aziendali e di settore). I due principi di base per condurre gli audit di autovalutazione sono: raccogliere tutta la documentazione pertinente che copra i requisiti di gestione della sicurezza dei processi in una struttura specifica e determinare l'attuazione e l'efficacia del programma seguendone l'applicazione in uno o più processi selezionati. Viene sviluppato un rapporto dei risultati e delle raccomandazioni dell'audit e la gestione della struttura conserva la documentazione che indica come le carenze sono state corrette o mitigate e, in caso contrario, i motivi per cui non è stata intrapresa alcuna azione correttiva.

I programmi di audit di conformità negli impianti di lavorazione degli idrocarburi coprono le seguenti aree:

• definizione degli obiettivi, del calendario e delle modalità di verifica dei rilievi prima dell'audit
• determinazione della metodologia (o del formato) da utilizzare nella conduzione dell'audit e sviluppare elenchi di controllo o moduli di relazione di audit appropriati
• disponibilità a certificare la conformità ai requisiti governativi, industriali e aziendali
• assegnazione di gruppi di audit competenti (esperti interni e/o esterni)
• risposte tempestive a tutti i risultati e raccomandazioni e documentazione delle azioni intraprese
• conservazione di una copia almeno del più recente rapporto di audit di conformità archiviato.

Spesso vengono sviluppate liste di controllo specifiche per l'impianto e l'unità di processo da utilizzare quando si eseguono audit di sicurezza del processo che coprono i seguenti elementi:

• orientamento e panoramica del programma di gestione della sicurezza dei processi
• visita preliminare attraverso la raffineria o l'impianto di trattamento del gas
• revisione della documentazione della struttura di processo
• “incidenti precedenti” e near miss (nell'impianto di processo o nell'unità specifica)
• determinazione e revisione delle unità di processo selezionate da sottoporre a verifica
• costruzione unità di processo (modifiche iniziali e successive)
• rischi chimici dell'unità di processo (materie prime, catalizzatori, sostanze chimiche di processo, ecc.)
• operazioni dell'unità di processo
• controlli unità di processo, rilievi e sistemi di sicurezza
• manutenzione, riparazione, collaudo e ispezione dell'unità di processo
• formazione relativa alle unità di processo e coinvolgimento dei dipendenti
• processo facility management del programma di cambiamento, attuazione ed efficacia
• elaborare la protezione antincendio e le procedure di notifica e risposta alle emergenze.

Poiché gli obiettivi e la portata degli audit possono variare, il gruppo di audit di conformità dovrebbe includere almeno una persona esperta nel processo oggetto di audit, una persona con esperienza in materia di normative e standard applicabili e altre persone con le competenze e le qualifiche necessarie per condurre l'audit. La direzione può decidere di includere uno o più esperti esterni nel gruppo di audit a causa della mancanza di personale della struttura o di competenze, oa causa di requisiti normativi.

Indagine sugli incidenti di processo

Le strutture di processo hanno stabilito programmi per indagare e analizzare a fondo gli incidenti e i quasi incidenti relativi al processo, indirizzare e risolvere tempestivamente i risultati e le raccomandazioni e rivedere i risultati con i lavoratori e gli appaltatori i cui lavori sono rilevanti per i risultati dell'incidente. Gli incidenti (o quasi incidenti) vengono esaminati a fondo il prima possibile da un team che include almeno una persona esperta nell'operazione di processo coinvolta e altri con conoscenza ed esperienza adeguate.

Norme e regolamenti

Gli impianti di processo sono soggetti a due forme distinte e separate di norme e regolamenti.

1. I codici, gli standard e i regolamenti esterni applicabili alla progettazione, al funzionamento e alla protezione delle strutture di processo e dei dipendenti in genere includono regolamenti governativi e standard e pratiche di associazioni e di settore.
2. Le politiche, le linee guida e le procedure interne, sviluppate o adottate dall'azienda o dalla struttura per integrare i requisiti esterni e per coprire processi distinti o unici, vengono riviste periodicamente e modificate quando necessario, in conformità con il sistema di gestione del cambiamento della struttura.

Segreti commerciali

Il Process Facility Management dovrebbe fornire informazioni sul processo, indipendentemente da eventuali segreti commerciali o accordi di riservatezza, a persone che:

• responsabile della raccolta e della compilazione delle informazioni sulla sicurezza del processo
• condurre analisi dei rischi di processo e audit di conformità
• lo sviluppo di procedure di manutenzione, funzionamento e lavoro sicuro
• coinvolti nelle indagini sugli incidenti (near miss).
• responsabile della pianificazione e della risposta alle emergenze.

Le strutture in genere richiedono che le persone a cui vengono rese disponibili le informazioni sul trattamento stipulino accordi per non divulgare le informazioni.

Di ritorno

Adattato da NIOSH 1984.

Le pitture e i rivestimenti includono pitture, vernici, lacche, tinte, inchiostri da stampa e altro ancora. Le vernici tradizionali consistono in una dispersione di particelle di pigmento in un veicolo costituito da un filmogeno o legante (solitamente un olio o una resina) e un diluente (solitamente un solvente volatile). Inoltre, può esserci un'ampia varietà di riempitivi e altri additivi. Una vernice è una soluzione di olio e resina naturale in un solvente organico. Possono essere utilizzate anche resine sintetiche. Le vernici sono rivestimenti in cui il film si asciuga o si indurisce interamente per evaporazione del solvente.

Le vernici tradizionali contenevano meno del 70% di solidi, mentre il resto era costituito principalmente da solventi. Le normative sull'inquinamento atmosferico che limitano la quantità di solventi che possono essere emessi nell'atmosfera hanno portato allo sviluppo di un'ampia varietà di vernici sostitutive con solventi organici bassi o assenti. Questi includono: vernici al lattice a base d'acqua; vernici catalizzate bicomponenti (es. sistemi epossidici e uretanici); vernici ad alto contenuto di solidi (oltre il 70% di solidi), comprese le vernici al plastisol costituite principalmente da pigmenti e plastificanti; vernici polimerizzate con radiazioni; e rivestimenti in polvere.

Secondo il National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH 1984) degli Stati Uniti, circa il 60% dei produttori di vernici impiegava meno di 20 lavoratori e solo il 3% circa aveva più di 250 lavoratori. Queste statistiche dovrebbero essere rappresentative dei produttori di vernici in tutto il mondo. Ciò indica una predominanza di piccoli negozi, la maggior parte dei quali non dispone di competenze interne in materia di salute e sicurezza.

Processo di produzione

In generale, la produzione di vernici e altri rivestimenti è una serie di operazioni unitarie che utilizzano processi batch. Ci sono poche o nessuna reazione chimica; le operazioni sono per lo più meccaniche. La produzione prevede l'assemblaggio delle materie prime, la miscelazione, la dispersione, la diluizione e la regolazione, il riempimento dei contenitori e lo stoccaggio.

Vernici

Le materie prime utilizzate per la produzione di vernici si presentano come liquidi, solidi, polveri, paste e impasti. Questi vengono pesati manualmente e premiscelati. Le particelle di pigmento agglomerato devono essere ridotte alla dimensione originale del pigmento e le particelle devono essere bagnate con il legante per garantire la dispersione nella matrice liquida. Questo processo di dispersione, chiamato macinazione, viene eseguito con una varietà di tipi di apparecchiature, tra cui disperditori ad alta velocità con girante ad albero, impastatrici, mulini a sfere, mulini a sabbia, mulini a triplo rullo, mulini a pug e così via. Dopo un ciclo iniziale, che può richiedere fino a 48 ore, la resina viene aggiunta alla pasta e il processo di macinazione viene ripetuto per un periodo più breve. Il materiale disperso viene quindi trasferito per gravità in un serbatoio di scarico dove è possibile aggiungere materiale aggiuntivo come composti coloranti. Per le vernici a base d'acqua, il legante viene solitamente aggiunto in questa fase. La pasta viene poi diluita con resina o solvente, filtrata e quindi trasferita nuovamente per gravità nella zona di riempimento dei barattoli. Il riempimento può essere effettuato manualmente o meccanicamente.

Dopo il processo di dispersione, può essere necessario pulire i serbatoi ei mulini prima di introdurre un nuovo lotto. Ciò può comportare utensili manuali e elettrici, nonché detergenti alcalini e solventi.

lacche

La produzione di vernice viene solitamente eseguita in apparecchiature chiuse come serbatoi o miscelatori per ridurre al minimo l'evaporazione del solvente, che provocherebbe depositi di una pellicola di vernice secca sull'apparecchiatura di lavorazione. In caso contrario, la produzione di vernici avviene allo stesso modo della produzione di vernici.

vernici

La fabbricazione di vernici oleoresinose prevede la cottura dell'olio e della resina per renderli più compatibili, sviluppare molecole o polimeri ad alto peso molecolare e aumentare la solubilità nel solvente. Gli impianti più vecchi possono utilizzare bollitori portatili e aperti per il riscaldamento. La resina e l'olio o la sola resina vengono aggiunti al bollitore e poi riscaldati a circa 316ºC. Le resine naturali devono essere riscaldate prima di aggiungere gli oli. I materiali vengono versati sopra la parte superiore del bollitore. Durante la cottura i bollitori vengono coperti con cappe aspiranti in refrattario. Dopo la cottura, i bollitori vengono spostati in stanze dove vengono raffreddati rapidamente, spesso mediante spruzzi d'acqua, quindi vengono aggiunti diluenti ed essiccatori.

Gli impianti moderni utilizzano grandi reattori chiusi con capacità da 500 a 8,000 galloni. Questi reattori sono simili a quelli utilizzati nell'industria dei processi chimici. Sono dotati di agitatori, spie, linee di riempimento e svuotamento dei reattori, condensatori, dispositivi di misurazione della temperatura, fonti di calore e così via.

Sia negli impianti più vecchi che in quelli moderni, la resina diluita viene filtrata come fase finale prima del confezionamento. Questo viene normalmente fatto mentre la resina è ancora calda, di solito usando una filtropressa.

Vernici in polvere

I rivestimenti in polvere sono sistemi senza solventi basati sulla fusione e fusione di particelle di resina e altri additivi sulle superfici di oggetti riscaldati. I rivestimenti in polvere possono essere sia termoindurenti che termoplastici e comprendono resine come epossidiche, polietilene, poliesteri, cloruro di polivinile e acrilici.

Il metodo di produzione più comune prevede la miscelazione a secco degli ingredienti in polvere e la miscelazione allo stato fuso per estrusione (vedere figura 1). La resina secca o il legante, il pigmento, il riempitivo e gli additivi vengono pesati e trasferiti in un premiscelatore. Questo processo è simile alle operazioni di miscelazione a secco nella produzione di gomma. Dopo la miscelazione, il materiale viene posto in un estrusore e riscaldato fino a fusione. Il materiale fuso viene estruso su un nastro trasportatore di raffreddamento e quindi trasferito a un granulatore grosso. Il materiale granulato viene fatto passare attraverso un trituratore fine e quindi setacciato per ottenere la granulometria desiderata. Il rivestimento in polvere viene quindi confezionato.

Figura 1. Diagramma di flusso per la produzione di rivestimenti in polvere mediante il metodo di miscelazione a fusione per estrusione

Pericoli e loro prevenzione

In generale, i maggiori rischi associati alla produzione di vernici e rivestimenti riguardano la movimentazione dei materiali; sostanze tossiche, infiammabili o esplosive; e agenti fisici come scosse elettriche, rumore, caldo e freddo.

La movimentazione manuale di scatole, barili, contenitori e così via che contengono le materie prime e i prodotti finiti sono le principali fonti di lesioni dovute a sollevamento improprio, scivolamenti, cadute, caduta di contenitori e così via. Le precauzioni includono controlli ingegneristici/ergonomici come ausili per la movimentazione dei materiali (rulli, martinetti e piattaforme) e attrezzature meccaniche (trasportatori, paranchi e carrelli elevatori), pavimenti antiscivolo, dispositivi di protezione individuale (DPI) come scarpe antinfortunistiche e formazione adeguata nel sollevamento manuale e in altre tecniche di movimentazione dei materiali.

I pericoli chimici includono l'esposizione a polveri tossiche come il pigmento cromato di piombo, che può verificarsi durante la pesatura, il riempimento delle tramogge del miscelatore e del mulino, le operazioni di apparecchiature non chiuse, il riempimento di contenitori di vernice in polvere, la pulizia delle apparecchiature e da fuoriuscite di contenitori. La produzione di rivestimenti in polvere può comportare un'elevata esposizione alla polvere. Le precauzioni includono la sostituzione di paste o impasti con polveri; ventilazione di scarico locale (LEV) per l'apertura di sacchi di polveri (vedere la figura 2) e per le apparecchiature di lavorazione, la chiusura delle apparecchiature, le procedure di pulizia delle fuoriuscite e la protezione delle vie respiratorie quando necessario.

Figura 2. Sistema di controllo del sacchetto e della polvere

Nella produzione di vernici e rivestimenti viene utilizzata un'ampia varietà di solventi volatili, inclusi idrocarburi alifatici e aromatici, alcoli, chetoni e così via. I solventi più volatili si trovano solitamente nelle lacche e nelle vernici. L'esposizione ai vapori di solventi può verificarsi durante la diluizione nella produzione di vernici a base di solventi; durante il caricamento dei recipienti di reazione (soprattutto i vecchi tipi di bollitore) nella produzione di vernici; durante il riempimento delle lattine in tutte le vernici a base solvente; e durante la pulizia manuale delle apparecchiature di processo con solventi. La chiusura di apparecchiature come reattori per vernici e miscelatori per vernici di solito comporta una minore esposizione ai solventi, tranne in caso di perdite. Le precauzioni includono la chiusura delle apparecchiature di processo, LEV per le operazioni di diradamento e riempimento delle lattine e la protezione delle vie respiratorie e le procedure in spazi ristretti per la pulizia dei recipienti.

Altri rischi per la salute includono l'inalazione e/o il contatto cutaneo con isocianati utilizzati nella produzione di vernici e rivestimenti poliuretanici; con acrilati, altri monomeri e fotoiniziatori utilizzati nella fabbricazione di rivestimenti indurenti per radiazione; con acroleina e altre emissioni gassose dalla cottura della vernice; e con agenti indurenti e altri additivi nei rivestimenti in polvere. Le precauzioni includono custodia, LEV, guanti e altri indumenti e dispositivi di protezione individuale, formazione sui materiali pericolosi e buone pratiche di lavoro.

Solventi infiammabili, polveri combustibili (soprattutto la nitrocellulosa utilizzata nella produzione di lacche) e oli sono tutti rischi di incendio o esplosione se innescati da una scintilla o da alte temperature. Le fonti di ignizione possono includere apparecchiature elettriche difettose, fumo, attrito, fiamme libere, elettricità statica e così via. Gli stracci imbevuti d'olio possono essere fonte di autocombustione. Le precauzioni includono l'incollaggio e la messa a terra dei contenitori durante il trasferimento di liquidi infiammabili, la messa a terra di apparecchiature come mulini a sfere contenenti polveri combustibili, la ventilazione per mantenere le concentrazioni di vapore al di sotto del limite inferiore di esplosività, la copertura dei contenitori quando non sono in uso, la rimozione di fonti di ignizione, l'uso di dispositivi antiscintilla strumenti di metalli non ferrosi attorno a materiali infiammabili o combustibili e buone pratiche di pulizia.

I rischi legati al rumore possono essere associati all'uso di mulini a sfere ea ciottoli, dispersori ad alta velocità, vibrovagli utilizzati per la filtrazione e così via. Le precauzioni includono isolatori di vibrazioni e altri controlli tecnici, sostituzione di apparecchiature rumorose, buona manutenzione delle apparecchiature, isolamento della fonte di rumore e un programma di conservazione dell'udito in presenza di rumore eccessivo.

Altri pericoli includono protezioni inadeguate della macchina, una fonte comune di lesioni intorno ai macchinari. I rischi elettrici sono un problema particolare se non esiste un programma di lockout/tagout adeguato per la manutenzione e la riparazione delle apparecchiature. Le ustioni possono derivare da recipienti di cottura verniciati a caldo e materiali schizzati e da colle a caldo utilizzate per confezioni ed etichette.

Di ritorno

Questo articolo presenta informazioni sulle apparecchiature di processo di base, lo stoccaggio, il layout dell'impianto e le considerazioni sulle operazioni nelle industrie di processo chimico, compresi i principali elementi e concetti che sono ampiamente applicabili in tutta l'industria chimica. Tuttavia, gran parte dell'attrezzatura richiesta nella lavorazione chimica è altamente specializzata e non può essere ampiamente generalizzata. Informazioni più dettagliate sulla tossicità e sui materiali pericolosi e sulla sicurezza dei processi sono esaminate altrove in questo documento Enciclopedia.

Esistono due categorie fondamentali di layout nelle industrie di trasformazione chimica: layout dell'impianto, che copre tutte le unità di processo, servizi, aree di stoccaggio, aree di carico/scarico, edifici, negozi e magazzini, e layout di unità o processo, che copre solo il posizionamento delle apparecchiature per un processo specifico, definito anche blocco di processo.

Disposizione dell'impianto

siting

La localizzazione o l'ubicazione di un intero impianto si basa su una serie di fattori generali, come mostrato nella tabella 1 (CCPS 1993). Questi fattori variano notevolmente a seconda delle località, dei governi e delle politiche economiche. Di questi vari fattori, le considerazioni sulla sicurezza sono una preoccupazione estremamente importante e in alcuni luoghi possono essere il fattore principale che regola l'ubicazione dell'impianto.

Tabella 1. Alcuni fattori generali di selezione del sito

• Densità di popolazione intorno al sito
• Evento di calamità naturali (terremoto, alluvione, ecc.)
• Venti prevalenti e dati meteorologici
• Disponibilità di energia elettrica, vapore e acqua
• Considerazioni sulla sicurezza
• Normative su aria, acqua e rifiuti e loro complessità
• Accessibilità alle materie prime e ai mercati
• Trasporti in Damanhur
• Permessi di localizzazione e complessità del loro ottenimento
• Requisiti di interazione negli sviluppi industriali
• Disponibilità e costi della manodopera
• Incentivi agli investimenti

Un aspetto importante della sicurezza degli impianti nel sito è la definizione di una zona cuscinetto tra un impianto con processi pericolosi e impianti, abitazioni, scuole, ospedali, autostrade, corsi d'acqua e corridoi aerei nelle vicinanze. Alcune considerazioni generali sulla sicurezza sono presentate nella tabella 2. La zona cuscinetto è importante perché la distanza tende a ridurre o mitigare le potenziali esposizioni a vari incidenti. È possibile definire la distanza necessaria per ridurre le concentrazioni tossiche a livelli accettabili attraverso l'interazione atmosferica e la dispersione di materiali tossici da un rilascio accidentale. Inoltre, l'intervallo di tempo tra un rilascio tossico e l'esposizione pubblica creato da una zona cuscinetto può essere utilizzato per avvertire la popolazione attraverso programmi di risposta alle emergenze pre-pianificati. Poiché gli impianti dispongono di vari tipi di strutture contenenti materiali tossici, è necessario condurre analisi di dispersione sui sistemi potenzialmente pericolosi per garantire che la zona cuscinetto sia adeguata in ogni area circostante il perimetro dell'impianto.

Tabella 2. Considerazioni sulla sicurezza dell'ubicazione dell'impianto

• Zona buffer
• Posizione di altre installazioni pericolose nelle vicinanze
• Inventario dei materiali tossici e pericolosi
• Adeguatezza dell'approvvigionamento idrico antincendio
• Accesso alle apparecchiature di emergenza
• Disponibilità di supporto per la risposta alle emergenze da industrie adiacenti e dalla comunità
• Condizioni meteorologiche estreme e venti dominanti
• Localizzazione di autostrade, corsi d'acqua, corridoi ferroviari e aerei
• Restrizioni ambientali e di smaltimento dei rifiuti durante le emergenze
• Drenaggio e pendenza
• Manutenzione e ispezione

Il fuoco è un potenziale pericolo negli impianti e nelle strutture di processo. I grandi incendi possono essere una fonte di radiazione termica che può essere mitigata anche dalla distanza. I bagliori elevati possono anche essere una fonte di radiazione termica durante un'emergenza o un'operazione di avvio/arresto. Un bagliore è un dispositivo che brucia automaticamente gas di scarico o rilasci di vapori di emergenza in posizioni elevate o in posizioni speciali sul terreno. Questi dovrebbero essere situati lontano dal perimetro dell'impianto (per la protezione della comunità) e un'area alla base della torcia dovrebbe essere vietata ai lavoratori. Se non viene utilizzato correttamente, il trascinamento di liquido nella svasatura può provocare la combustione di goccioline di liquido. Oltre al fuoco, possono esserci esplosioni all'interno delle apparecchiature o una nuvola di vapore che produce onde d'urto. Anche se la distanza ridurrà un po' l'intensità dell'esplosione oltre la zona cuscinetto, l'esplosione avrà comunque un effetto sulla comunità vicina.

Dovrebbe essere considerato anche il potenziale di rilasci accidentali o incendi da strutture esistenti che potrebbero trovarsi vicino al sito proposto. I potenziali incidenti dovrebbero essere modellati e valutati per determinare il possibile effetto sul layout dell'impianto proposto. Le risposte di emergenza a un evento esterno dovrebbero essere valutate e le risposte coordinate con altre piante e comunità colpite.

Altre considerazioni

Dow Chemical Company ha sviluppato un altro approccio al layout dell'impianto basato su un livello accettabile di massimo danno probabile alla proprietà (MPPD) e rischio di interruzione dell'attività (B1) (Dow Chemical Company 1994a). Queste considerazioni sono importanti sia per gli impianti nuovi che per quelli esistenti. Il Dow Fire and Explosion Index è utile nei layout di nuovi impianti o nell'aggiunta di attrezzature agli impianti esistenti. Se i rischi calcolati dall'Indice risultano inaccettabili, le distanze di separazione dovrebbero essere aumentate. In alternativa, le modifiche al layout possono anche ridurre il potenziale di rischio.

Disposizione complessiva

In un layout generale dell'impianto, i venti prevalenti sono una considerazione importante. Le fonti di ignizione devono essere posizionate sopravento rispetto a potenziali fonti di perdite. Riscaldatori a fuoco, caldaie, inceneritori e torce rientrano in questa categoria (CCPS 1993). La posizione dei serbatoi di stoccaggio sottovento rispetto alle unità di processo e alle utenze è un'altra raccomandazione (CCPS 1993). Le normative ambientali hanno portato a una significativa riduzione delle perdite dai serbatoi (Lipton e Lynch 1994).

Le distanze minime di separazione sono state delineate in varie pubblicazioni per unità di processo, apparecchiature e diverse funzioni dell'impianto (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; IRI 1991). Le strutture generali che normalmente hanno distanze di separazione consigliate nei layout complessivi dell'impianto sono mostrate nella tabella 3. Le raccomandazioni sulla distanza effettiva dovrebbero essere definite con attenzione. Sebbene i riscaldatori a fuoco e i forni di processo non siano mostrati nella tabella 3, sono un elemento importante e le distanze di separazione consigliate devono essere incluse in un layout di processo dell'unità.

Tabella 3. Strutture generalmente separate in schemi generali di impianto

• Unità di processo
• Depositi di serbatoi
• Impianti di carico e scarico
• Razzi
• Potenza, caldaie e inceneritori
• Torri di raffreddamento
• Sottostazioni, grandi piazzali di commutazione elettrica
• Case di controllo centrali
• Magazzini
• Laboratori di analisi
• Sistemi di misurazione e blocco delle utenze in entrata
• Manichette antincendio, monitor fissi, serbatoi e pompe antincendio di emergenza
• Aree di trattamento dei rifiuti
• Manutenzione edifici e aree
• Edifici amministrativi

Inoltre, le strade sono necessarie per l'accesso di veicoli o apparecchiature di emergenza e manutenzione e richiedono un'attenta collocazione tra le unità di processo e nelle varie sezioni dell'impianto. Dovrebbero essere stabilite distanze accettabili per i rack per tubi sopraelevati e altre apparecchiature sopraelevate insieme alle distanze laterali agli incroci e agli ingressi di tutte le strutture.

I requisiti di layout possono essere basati su distanze di separazione minime raccomandate (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985) o determinati attraverso un'analisi dei pericoli (Dow Chemical Company 1994a).

Layout dell'unità di processo

La tabella 3 presenta un riepilogo generale del layout delle separazioni di impianto. Le unità di processo sono contenute all'interno del blocco specifico riportato nel layout generale. Il processo chimico è generalmente mostrato in dettaglio nei diagrammi di processo e implementazione (P&ID). Un layout di processo richiede considerazioni che vanno oltre le specifiche distanze di separazione delle apparecchiature, alcune delle quali sono mostrate nella tabella 4.

Tabella 4. Considerazioni generali nel layout di un'unità di processo

• Definizione dell'area per la futura espansione e l'accessibilità dell'unità
• Riparare l'accessibilità delle attrezzature per la manutenzione frequente
• Requisiti di spazio per la riparazione di singole apparecchiature (ad esempio, area necessaria per tirare il fascio di scambiatori di calore o accessibilità per la valvola di controllo)
• Barriere per apparecchiature ad alta pressione o reattori con potenziale di esplosione
• Requisiti meccanici e di spazio per il carico/scarico di reattori o torri pieni di solidi
• Spazio per lo sfiato delle esplosioni di polvere
• Separazione di apparecchiature frequentemente aperte o sottoposte a manutenzione da tubazioni, recipienti ad alta temperatura, ecc.
• Edifici o strutture speciali e spazio necessario (ad esempio, una sala compressori con carroponte interno o gru esterna)

L'assemblaggio delle apparecchiature in una particolare unità di processo varierà considerevolmente, a seconda del processo. Anche la tossicità e le caratteristiche pericolose dei flussi e dei materiali all'interno delle unità variano ampiamente. Nonostante queste differenze, sono stati sviluppati standard di distanza minima per molte apparecchiature (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985). Sono disponibili procedure per il calcolo delle perdite potenziali e delle esposizioni tossiche dalle apparecchiature di processo che possono anche influenzare la distanza di separazione (Dow Chemical Company 1994b). Inoltre, l'analisi della dispersione può essere applicata quando sono state calcolate le stime delle perdite.

Attrezzatura e distanza di separazione

Una tecnica matriciale può essere utilizzata per calcolare lo spazio necessario per separare le apparecchiature (CCPS 1993; IRI 1991). I calcoli basati su condizioni di lavorazione specifiche e una valutazione dei rischi dell'apparecchiatura possono comportare distanze di separazione diverse da una guida a matrice standard.

Elenchi estesi per una matrice possono essere sviluppati perfezionando le singole categorie e aggiungendo attrezzature. Ad esempio, i compressori possono essere suddivisi in diversi tipi, come quelli che gestiscono gas inerte, aria e gas pericolosi. Le distanze di separazione per i compressori a motore possono differire da quelle a motore o a vapore. Le distanze di separazione negli impianti di stoccaggio che ospitano gas liquefatti dovrebbero essere analizzate sulla base dell'inerzia del gas.

I limiti della batteria di processo devono essere definiti con attenzione. Sono le linee di confine o limiti di trama per un'unità di processo (il nome deriva dall'uso antico di una batteria di forni nella lavorazione). Altre unità, strade, servizi pubblici, tubazioni, canali di scolo e così via vengono tracciati in base ai limiti della batteria. Sebbene la posizione dell'apparecchiatura dell'unità non si estenda ai limiti della batteria, è necessario definire le distanze di separazione dell'apparecchiatura dai limiti della batteria.

Sale di controllo o case di controllo

In passato ogni unità di processo era progettata con una sala di controllo che forniva il controllo operativo del processo. Con l'avvento della strumentazione elettronica e dell'elaborazione controllata da computer, le singole sale di controllo sono state sostituite da una sala di controllo centrale che controlla un numero di unità di processo in molte operazioni. La sala di controllo centralizzata è economicamente vantaggiosa grazie all'ottimizzazione dei processi e all'aumento dell'efficienza del personale. Esistono ancora singole unità di processo e, in alcune unità specializzate, le sale di controllo più vecchie che sono state soppiantate da sale di controllo centralizzate possono ancora essere utilizzate per il monitoraggio locale dei processi e per il controllo di emergenza. Sebbene le funzioni e le ubicazioni della sala di controllo siano generalmente determinate dall'economia del processo, la progettazione della sala di controllo o della sala di controllo è molto importante per mantenere il controllo delle emergenze e per la protezione dei lavoratori. Alcune considerazioni per le case di controllo centrali e locali includono:

• pressurizzare la sala di controllo per impedire l'ingresso di vapori tossici e pericolosi
• progettazione della casa di controllo per la resistenza alle esplosioni e alle esplosioni
• stabilire una posizione a rischio minimo (in base alla distanza di separazione e alla probabilità di rilasci di gas)
• purificando tutta l'aria in ingresso e installando una posizione del camino di ingresso che riduca al minimo l'ingresso di vapori tossici o pericolosi
• sigillare tutti gli scarichi fognari dalla casa di controllo
• l'installazione di un sistema antincendio.

Riduzione delle scorte

Una considerazione importante nei layout di processo e impianto è la quantità di materiale tossico e pericoloso nell'inventario complessivo, comprese le attrezzature. Le conseguenze di una perdita sono più gravi all'aumentare del volume del materiale. Di conseguenza, l'inventario dovrebbe essere ridotto al minimo ove possibile. Una migliore elaborazione che riduce il numero e le dimensioni delle apparecchiature riduce l'inventario, abbassa il rischio e si traduce anche in minori investimenti e migliori efficienze operative.

Alcune potenziali considerazioni sulla riduzione delle scorte sono mostrate nella tabella 6. Laddove verrà installato un nuovo impianto di processo, il trattamento dovrebbe essere ottimizzato prendendo in considerazione alcuni degli obiettivi mostrati nella tabella 5.

Tabella 5. Passaggi per limitare l'inventario

• Riduzione della riduzione dell'inventario dei serbatoi di stoccaggio attraverso un migliore controllo del processo, funzionamento e controllo dell'inventario just-in-time
• Eliminazione o riduzione al minimo dell'inventario dei serbatoi in loco attraverso l'integrazione dei processi
• Utilizzo dell'analisi e dello sviluppo delle variabili di reazione per la riduzione del volume del reattore
• Sostituzione dei reattori batch con reattori continui, che riduce anche l'holdup a valle
• Riduzione dell'arresto della colonna di distillazione attraverso la riduzione del volume del fondo e l'arresto del vassoio con vassoi o imballaggi più avanzati
• Sostituzione dei ribollitori a bollitore con ribollitori a termosifone
• Riduzione al minimo dei volumi del tamburo sopraelevato e del tamburo di pompaggio inferiore
• Miglioramento della disposizione e del dimensionamento dei tubi per ridurre al minimo i ritardi
• Dove vengono prodotti materiali tossici, minimizzando la ritenzione della sezione tossica

Strutture di stoccaggio

Gli impianti di stoccaggio in un impianto di lavorazione chimica possono ospitare mangimi liquidi e solidi, sostanze chimiche intermedie, sottoprodotti e prodotti di processo. I prodotti immagazzinati in molte strutture fungono da intermedi o precursori per altri processi. Lo stoccaggio può essere richiesto anche per diluenti, solventi o altri materiali di processo. Tutti questi materiali sono generalmente immagazzinati in serbatoi di stoccaggio fuori terra (AST). I serbatoi sotterranei sono ancora utilizzati in alcune località, ma l'uso è generalmente limitato a causa di problemi di accesso e capacità limitata. Inoltre, la potenziale perdita di tali serbatoi di stoccaggio sotterranei (UST) presenta problemi ambientali quando le perdite contaminano le falde acquifere. La contaminazione generale del terreno può portare a potenziali esposizioni atmosferiche con perdite di materiali a pressione di vapore più elevata. I materiali fuoriusciti possono essere un potenziale problema di esposizione durante gli sforzi di bonifica del terreno. Le perdite UST hanno portato a severe normative ambientali in molti paesi, come i requisiti per i serbatoi a doppia parete e il monitoraggio sotterraneo.

I tipici serbatoi di stoccaggio fuori terra sono mostrati nella figura 1. Gli AST verticali sono serbatoi con tetto a cono o a cupola, serbatoi con tetto galleggiante coperti o non coperti o serbatoi con tetto galleggiante esterno (EFRT). I serbatoi a tetto convertito o chiuso sono EFRT con coperture installate sui serbatoi che sono spesso cupole di tipo geodetico. Poiché gli EFRT nel tempo non mantengono una forma perfettamente circolare, la sigillatura del tetto galleggiante è difficoltosa e sul serbatoio viene installata una copertura. Un design a cupola geodetica elimina le capriate del tetto necessarie per i serbatoi con tetto a cono (FRT). La cupola geodetica è più economica di un tetto a cono e, inoltre, la cupola riduce le perdite di materiali nell'ambiente.

Figura 1. Tipici serbatoi di stoccaggio fuori terra

Normalmente, i serbatoi sono limitati allo stoccaggio di liquidi in cui la pressione del vapore liquido non supera i 77 kPa. Laddove la pressione supera questo valore, vengono utilizzati sferoidi o sfere poiché entrambi sono progettati per il funzionamento a pressione. Gli sferoidi possono essere piuttosto grandi ma non vengono installati dove la pressione può superare determinati limiti definiti dal progetto meccanico. Per la maggior parte delle applicazioni di stoccaggio a pressione di vapore più elevata, le sfere sono normalmente il contenitore di stoccaggio e sono dotate di valvole limitatrici di pressione per evitare la sovrapressione. Un problema di sicurezza che si è sviluppato con le sfere è il ribaltamento, che genera un vapore eccessivo e si traduce in scariche della valvola di sicurezza o in situazioni più estreme come la rottura della parete della sfera (CCPS 1993). In generale, il contenuto liquido si stratifica e se il materiale caldo (meno denso) viene caricato sul fondo della sfera, il materiale caldo sale in superficie con il materiale superficiale più freddo e di maggiore densità rotolato sul fondo. Il materiale caldo della superficie vaporizza, aumentando la pressione, che può provocare lo scarico della valvola di sicurezza o la sovrapressione della sfera.

Disposizione del serbatoio

La disposizione dei serbatoi richiede un'attenta pianificazione. Esistono raccomandazioni per le distanze di separazione dei serbatoi e altre considerazioni (CCPS 1988; 1993). In molti luoghi, le distanze di separazione non sono specificate dal codice, ma le distanze minime (OSHA 1994) possono essere il risultato di varie decisioni applicabili alle distanze e alle posizioni di separazione. Alcune di queste considerazioni sono presentate nella tabella 6. Inoltre, il servizio di cisterna è un fattore di separazione tra cisterne pressurizzate, refrigerate e atmosferiche (CCPS 1993).

Tabella 6. Separazione dei serbatoi e considerazioni sull'ubicazione

• La separazione basata sulle distanze da guscio a guscio può essere basata su riferimenti e soggetta al calcolo della distanza di radiazione termica in caso di incendio in un serbatoio adiacente.
• I serbatoi devono essere separati dalle unità di processo.
• Una posizione del serbatoio, preferibilmente sottovento rispetto ad altre aree, riduce al minimo i problemi di accensione nel caso in cui un serbatoio rilasci una quantità significativa di vapore.
• I serbatoi di stoccaggio dovrebbero avere dighe, anch'esse richieste dalla legge nella maggior parte delle regioni.
• I serbatoi possono essere raggruppati per l'utilizzo di argini comuni e attrezzature antincendio.
• Le dighe dovrebbero avere capacità di isolamento in caso di emergenza.

Le dighe sono necessarie e sono nominalmente dimensionate volumetricamente per contenere il contenuto di un serbatoio. Dove ci sono più serbatoi all'interno di una diga, la capacità volumetrica minima della diga è equivalente alla capacità del serbatoio più grande (OSHA 1994). Le pareti della diga possono essere costruite in terra, acciaio, cemento o muratura piena. Tuttavia, gli argini di terra dovrebbero essere impenetrabili e avere una sommità piatta con una larghezza minima di 0.61 m. Inoltre, il terreno all'interno dell'area arginata dovrebbe anche avere uno strato impenetrabile per evitare qualsiasi perdita di sostanze chimiche o olio nel terreno.

Perdita dal serbatoio

Un problema che si è sviluppato nel corso degli anni è la perdita del serbatoio a causa della corrosione del fondo del serbatoio. Spesso, i serbatoi hanno strati d'acqua sul fondo del serbatoio che possono contribuire alla corrosione e può verificarsi corrosione elettrolitica a causa del contatto con la terra. Di conseguenza, in varie regioni sono stati istituiti requisiti normativi per controllare le perdite dal fondo dei serbatoi e la contaminazione del suolo e dell'acqua sotterranea da contaminanti nell'acqua. Sono state sviluppate diverse procedure di progettazione per controllare e monitorare le perdite (Hagen e Rials 1994). Inoltre, sono stati installati anche doppi fondi. In alcune installazioni è stata installata una protezione catodica per controllare ulteriormente il deterioramento del metallo (Barletta, Bayle e Kennelley 1995).

Prelievo d'acqua

Lo scarico manuale periodico dell'acqua dal fondo del serbatoio può causare esposizione. L'osservazione visiva per determinare l'interfaccia attraverso il drenaggio manuale aperto può comportare l'esposizione del lavoratore. È possibile installare uno scarico chiuso con un sensore di interfaccia e una valvola di controllo riducendo al minimo le potenziali esposizioni dei lavoratori (Lipton e Lynch 1994). Una varietà di sensori è disponibile in commercio per questo servizio.

Serbatoi di riempimento eccessivo

Spesso i serbatoi vengono riempiti eccessivamente, creando potenziali rischi per la sicurezza e l'esposizione dei lavoratori. Ciò può essere evitato con strumenti ridondanti oa doppio livello che controllano le valvole di blocco dell'ingresso o le pompe di alimentazione (Bahner 1996). Per molti anni, le linee di troppo pieno sono state installate su serbatoi chimici, ma terminavano a breve distanza sopra un'apertura di scarico per consentire l'osservazione visiva dello scarico di troppo pieno. Inoltre, lo scarico doveva essere dimensionato per un tasso di riempimento superiore a quello massimo per garantire un corretto drenaggio. Tuttavia, un tale sistema è una potenziale fonte di esposizione. Questo può essere eliminato collegando la linea di troppo pieno direttamente allo scarico con un indicatore di flusso nella linea per mostrare il troppo pieno. Sebbene ciò funzionerà in modo soddisfacente, ciò si traduce in un sovraccarico del sistema di scarico con un volume di contaminanti molto elevato e potenziali problemi di salute e sicurezza.

Ispezione e pulizia serbatoi

Periodicamente, i serbatoi vengono rimossi dal servizio per l'ispezione e/o la pulizia. Queste procedure devono essere attentamente controllate per prevenire l'esposizione dei lavoratori e ridurre al minimo i potenziali rischi per la sicurezza. Dopo lo svuotamento, i serbatoi vengono frequentemente lavati con acqua per rimuovere le tracce di liquido di processo. Storicamente, i serbatoi venivano poi puliti manualmente o meccanicamente ove necessario. Quando i serbatoi vengono svuotati, si riempiono di vapore che può essere tossico e può trovarsi in un intervallo di combustibili. Il lavaggio con acqua potrebbe non influire in modo significativo sulla tossicità del vapore, ma potrebbe ridurre i potenziali problemi di combustione. Con i tetti galleggianti, il materiale sotto il tetto galleggiante può essere lavato e drenato, ma alcuni serbatoi potrebbero ancora avere del materiale nel pozzetto. Questo materiale inferiore deve essere rimosso manualmente e può presentare potenziali problemi di esposizione. Al personale può essere richiesto di indossare dispositivi di protezione individuale (DPI).

Normalmente, i serbatoi chiusi e qualsiasi volume al di sotto dei tetti galleggianti vengono spurgati con aria fino al raggiungimento di un livello di concentrazione di ossigeno specificato prima che sia consentito l'ingresso. Tuttavia, le misurazioni della concentrazione dovrebbero essere ottenute continuamente per garantire che i livelli di concentrazione tossica siano soddisfacenti e non cambino.

Sfiato del vapore e controllo delle emissioni

Per i serbatoi a tetto fisso oa tetto galleggiante convertiti (CFRT), lo sfiato nell'atmosfera potrebbe non essere accettabile in molti luoghi. Lo sfiato pressione-vuoto (PV) (mostrato in figura 2) questi serbatoi vengono rimossi e i vapori fluiscono attraverso un condotto chiuso verso un dispositivo di controllo dove i contaminanti vengono distrutti o recuperati. Per entrambi i serbatoi, uno spurgo inerte (ad es. azoto) può essere iniettato per eliminare l'effetto vuoto diurno e mantenere una pressione positiva per il dispositivo di recupero.Nel serbatoio CFRT, l'azoto elimina l'effetto diurno e riduce eventuali vapori nell'atmosfera attraverso uno sfiato fotovoltaico.Tuttavia, le emissioni di vapore non vengono eliminate.A è disponibile un gran numero di dispositivi e tecniche di controllo tra cui combustione, assorbitori, condensatori e assorbimento (Moretti e Mukhopadhyay 1993; Carroll e Ruddy 1993; Basta 1994; Pennington 1996; Siegall 1996).La selezione di un sistema di controllo è una funzione degli obiettivi di emissione finali e costi operativi e di investimento.

Nei serbatoi a tetto flottante, sia esterni che interni, le guarnizioni e i controlli dei raccordi ausiliari riducono efficacemente al minimo le perdite di vapore.

Pericoli per la sicurezza

L'infiammabilità è una delle principali preoccupazioni nei serbatoi e i sistemi antincendio sono necessari per aiutare nel controllo e nella prevenzione delle zone di incendio estese. Sono disponibili sistemi antincendio e raccomandazioni per l'installazione (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; NFPA 1990). L'acqua può essere spruzzata direttamente sul fuoco in determinate condizioni ed è essenziale per raffreddare serbatoi o apparecchiature adiacenti per evitare il surriscaldamento. Inoltre, la schiuma è un efficace agente antincendio e sui serbatoi è possibile installare attrezzature permanenti per la schiuma. L'installazione di apparecchiature a schiuma su attrezzature antincendio mobili deve essere esaminata con un produttore. Sono ora disponibili schiume ecocompatibili e a bassa tossicità che sono efficaci e paragonabili ad altre schiume per lo spegnimento rapido degli incendi.

Attrezzatura per il trattamento

Nella lavorazione dei prodotti chimici è necessaria un'ampia varietà di apparecchiature di processo a causa dei numerosi processi, dei requisiti di processo specializzati e delle variazioni dei prodotti. Di conseguenza, tutte le apparecchiature chimiche oggi in uso non possono essere revisionate; questa sezione si concentrerà sulle attrezzature più ampiamente applicate che si trovano nelle sequenze di lavorazione.

Reattori

Ci sono un gran numero di tipi di reattori nell'industria chimica. La base per la selezione del reattore è una funzione di un numero di variabili, a partire dalla classificazione se la reazione è una reazione discontinua o continua. Spesso, le reazioni discontinue vengono convertite in operazioni continue man mano che l'esperienza con la reazione aumenta e diventano disponibili alcune modifiche, come catalizzatori migliorati. L'elaborazione continua della reazione è generalmente più efficiente e produce un prodotto più coerente, il che è auspicabile per soddisfare gli obiettivi di qualità del prodotto. Tuttavia, esiste ancora un gran numero di operazioni batch.

Reazione

In tutte le reazioni, la classificazione di una reazione come esotermica o endotermica (che produce calore o richiede calore) è necessaria per definire i requisiti di riscaldamento o raffreddamento necessari per controllare la reazione. Inoltre, è necessario stabilire criteri di reazione fuori controllo per installare sensori e controlli dello strumento che possano impedire che una reazione diventi fuori controllo. Prima del funzionamento su vasta scala di un reattore, è necessario studiare e sviluppare procedure di emergenza per garantire che la reazione fuori controllo sia contenuta in modo sicuro. Alcune delle varie soluzioni potenziali sono apparecchiature di controllo di emergenza che vengono attivate automaticamente, iniezione di una sostanza chimica che interrompe la reazione e impianti di sfiato che possono accogliere e contenere il contenuto del reattore. Il funzionamento della valvola di sicurezza e dello sfiato è estremamente importante e richiede attrezzature sempre ben tenute e funzionanti. Di conseguenza, vengono spesso installate più valvole di sicurezza interbloccate per garantire che la manutenzione su una valvola non riduca la capacità di scarico richiesta.

Se una valvola di sicurezza o uno sfiato si scarica a causa di un malfunzionamento, l'effluente di scarico deve essere contenuto praticamente in tutte le circostanze per ridurre al minimo i potenziali rischi per la sicurezza e la salute. Di conseguenza, il metodo di contenimento dello scarico di emergenza attraverso tubazioni insieme alla disposizione finale dello scarico del reattore dovrebbe essere attentamente analizzato. In generale, il liquido e il vapore devono essere separati con il vapore inviato a una torcia o recupero e il liquido riciclato ove possibile. La rimozione dei solidi può richiedere alcuni studi.

Partita

Nei reattori che comportano reazioni esotermiche, una considerazione importante è l'incrostazione delle pareti o dei tubi interni da parte dei mezzi di raffreddamento utilizzati per mantenere la temperatura. La rimozione del materiale sporco varia considerevolmente e il metodo di rimozione è una funzione delle caratteristiche del materiale sporco. Il materiale sporco può essere rimosso con un solvente, un getto d'acqua ad alta pressione o, in alcuni casi, manualmente. In tutte queste procedure, la sicurezza e l'esposizione devono essere attentamente controllate. Il movimento di materiale all'interno e all'esterno del reattore non deve consentire l'ingresso di aria, che potrebbe dar luogo a una miscela di vapore infiammabile. I vuoti devono essere interrotti con un gas inerte (ad es. azoto). L'ingresso della nave per ispezione o lavoro può essere classificato come ingresso in uno spazio confinato e le regole per questa procedura devono essere osservate. La tossicità del vapore e della pelle deve essere compresa e i tecnici devono essere informati sui rischi per la salute.

Educazione

I reattori a flusso continuo possono essere riempiti con liquido o vapore e liquido. Alcune reazioni producono fanghi nei reattori. Inoltre, ci sono reattori che contengono catalizzatori solidi. Il fluido di reazione può essere liquido, vapore o una combinazione di vapore e liquido. I catalizzatori solidi, che promuovono una reazione senza parteciparvi, sono normalmente contenuti all'interno di griglie e sono detti letti fissi. I reattori a letto fisso possono avere letti singoli o multipli e possono avere reazioni esoteriniche o endotermiche, con la maggior parte delle reazioni che richiedono una temperatura costante (isoterma) attraverso ciascun letto. Ciò richiede frequentemente l'iniezione di flussi di alimentazione o di un diluente in vari punti tra i letti per controllare la temperatura. Con questi sistemi di reazione, l'indicazione della temperatura e la posizione del sensore attraverso i letti sono estremamente importanti per prevenire una reazione fuori controllo e la resa del prodotto o cambiamenti di qualità.

I letti fissi generalmente perdono la loro attività e devono essere rigenerati o sostituiti. Per la rigenerazione, i depositi sul letto possono essere bruciati, sciolti in un solvente o, in alcuni casi, rigenerati attraverso l'iniezione di una sostanza chimica in un fluido inerte nel letto, ripristinando così l'attività del catalizzatore. A seconda del catalizzatore, può essere applicata una di queste tecniche. Dove i letti vengono bruciati, il reattore viene svuotato e spurgato da tutti i fluidi di processo, quindi riempito con un gas inerte (solitamente azoto), che viene riscaldato e rimesso in circolo, portando il letto a un livello di temperatura specificato. A questo punto, un volume molto piccolo di ossigeno viene aggiunto al flusso inerte per avviare un fronte di fiamma che si sposta gradualmente attraverso il letto e controlla l'aumento della temperatura. Quantità eccessive di ossigeno hanno un effetto deleterio sul catalizzatore.

Rimozione del catalizzatore a letto fisso

La rimozione dei catalizzatori a letto fisso deve essere attentamente controllata. I reattori vengono drenati dal fluido di processo e quindi il fluido rimanente viene spostato con un fluido di flussaggio o spurgato con un vapore finché tutto il fluido di processo non è stato rimosso. Lo spurgo finale può richiedere altre tecniche prima che il recipiente possa essere spurgato con un gas inerte o aria prima di aprire il recipiente o scaricare il catalizzatore dal recipiente sotto una coperta inerte. Se l'acqua viene utilizzata in questo processo, l'acqua viene scaricata attraverso tubazioni chiuse in una rete fognaria di processo. Alcuni catalizzatori sono sensibili all'aria o all'ossigeno, diventando piroforici o tossici. Questi richiedono procedure speciali per eliminare l'aria durante il riempimento o lo svuotamento dei recipienti. La protezione personale e le procedure di manipolazione devono essere attentamente definite per ridurre al minimo le potenziali esposizioni e proteggere il personale.

Lo smaltimento del catalizzatore esaurito può richiedere un ulteriore trattamento prima di essere inviato a un produttore di catalizzatore per il riciclaggio o per una procedura di smaltimento accettabile dal punto di vista ambientale.

Altri sistemi catalitici

Il gas che scorre attraverso un letto di catalizzatore solido sciolto espande il letto e forma una sospensione simile a un liquido e definita letto fluido. Questo tipo di reazione è utilizzato in vari processi. I catalizzatori esausti vengono rimossi come flusso laterale gas-solidi per la rigenerazione e quindi restituiti al processo attraverso un sistema chiuso. In altre reazioni, l'attività del catalizzatore può essere molto elevata e, sebbene il catalizzatore sia scaricato nel prodotto, la concentrazione è estremamente bassa e non pone problemi. Laddove un'elevata concentrazione di solidi del catalizzatore nel vapore del prodotto non è desiderabile, i residui di solidi devono essere rimossi prima della purificazione. Tuttavia, rimarranno tracce di solidi. Questi vengono rimossi per essere smaltiti in uno dei flussi di sottoprodotti, che a loro volta devono essere chiariti.

In situazioni in cui il catalizzatore esaurito viene rigenerato mediante combustione, sono necessari ampi impianti di recupero dei solidi nei sistemi a letto fluido per soddisfare le restrizioni ambientali. Il recupero può consistere in varie combinazioni di cicloni, precipitatori elettrici, filtri a maniche) e/o scrubber. Dove la combustione avviene in letti fissi, la preoccupazione fondamentale è il controllo della temperatura.

Poiché i catalizzatori a letto fluido sono spesso all'interno dell'intervallo respiratorio, è necessario prestare attenzione durante la manipolazione dei solidi per garantire la protezione dei lavoratori con catalizzatori freschi o recuperati.

In alcuni casi è possibile utilizzare un vuoto per rimuovere vari componenti da un letto fisso. In queste situazioni, un getto di vuoto azionato dal vapore è spesso il produttore del vuoto. Questo produce uno scarico di vapore che spesso contiene materiali tossici anche se in concentrazione molto bassa nella corrente a getto. Tuttavia, lo scarico di un getto di vapore deve essere attentamente rivisto per determinare le quantità di contaminanti, la tossicità e la potenziale dispersione se viene scaricato direttamente nell'atmosfera. Se questo non è soddisfacente, lo scarico a getto può richiedere la condensazione in un pozzetto dove tutti i vapori sono controllati e l'acqua viene inviata al sistema fognario chiuso. Una pompa per vuoto rotativa svolgerà questo servizio. Lo scarico da una pompa a vuoto alternativa potrebbe non essere consentito di scaricare direttamente nell'atmosfera, ma in alcuni casi può essere scaricato in una linea di torcia, inceneritore o riscaldatore di processo.

Sicurezza

In tutti i reattori, gli aumenti di pressione sono una preoccupazione importante poiché la pressione nominale del recipiente non deve essere superata. Questi aumenti di pressione possono essere il risultato di uno scarso controllo del processo, di un malfunzionamento o di una reazione incontrollata. Di conseguenza, i sistemi di rilascio della pressione sono necessari per mantenere l'integrità del recipiente prevenendo la sovrapressione del reattore. Gli scarichi delle valvole di sicurezza devono essere attentamente progettati per mantenere uno scarico adeguato in tutte le condizioni, inclusa la manutenzione delle valvole di sicurezza. Potrebbero essere necessarie più valvole. Nel caso in cui una valvola di sfioro sia progettata per scaricare nell'atmosfera, il punto di scarico dovrebbe essere sopraelevato rispetto a tutte le strutture vicine e dovrebbe essere condotta un'analisi della dispersione per garantire un'adeguata protezione per i lavoratori e le comunità vicine.

Se un disco di rottura è installato con una valvola di sicurezza, anche lo scarico deve essere chiuso e il punto di scarico finale designato come descritto sopra. Poiché una rottura del disco non si riposiziona, un disco senza valvola di sicurezza rilascerà probabilmente la maggior parte del contenuto del reattore e l'aria potrebbe entrare nel reattore alla fine del rilascio. Ciò richiede un'attenta analisi per garantire che non si crei una situazione infiammabile e che non si verifichino reazioni altamente indesiderate. Inoltre, lo scarico da un disco può rilasciare liquido e il sistema di sfiato deve essere progettato per contenere tutti i liquidi con vapore scaricato, come sopra descritto. I rilasci di emergenza in atmosfera devono essere approvati dalle autorità di regolamentazione prima dell'installazione.

Gli agitatori del miscelatore installati nei reattori sono sigillati. Le perdite possono essere pericolose e, se si verificano, il sigillo deve essere riparato, il che richiede l'arresto del reattore. Il contenuto del reattore può richiedere una manipolazione o precauzioni speciali e una procedura di arresto di emergenza dovrebbe includere l'interruzione della reazione e lo smaltimento del contenuto del reattore. L'infiammabilità e il controllo dell'esposizione devono essere attentamente esaminati per ogni fase, inclusa la disposizione finale della miscela del reattore. Poiché un arresto può essere costoso e comportare perdite di produzione, sono stati introdotti miscelatori ad azionamento magnetico e nuovi sistemi di tenuta per ridurre la manutenzione e gli arresti del reattore.

L'accesso a tutti i reattori richiede il rispetto delle procedure di ingresso in spazi confinati sicuri.

Torri di frazionamento o distillazione

La distillazione è un processo mediante il quale le sostanze chimiche vengono separate mediante metodi che sfruttano le differenze dei punti di ebollizione. Le torri familiari negli impianti chimici e nelle raffinerie sono torri di distillazione.

La distillazione in varie forme è una fase di lavorazione presente nella grande maggioranza dei processi chimici. Il frazionamento o la distillazione possono essere trovati nelle fasi di processo di purificazione, separazione, strippaggio, azeotropico ed estrattivo. Queste applicazioni ora includono la distillazione reattiva, in cui si verifica una reazione in una sezione separata della torre di distillazione.

La distillazione viene condotta con una serie di vassoi in una torre, oppure può essere condotta in una torre piena di imballaggio. Le baderne hanno configurazioni speciali che consentono facilmente il passaggio di vapore e liquido, ma forniscono un'area superficiale sufficiente per il contatto vapore-liquido e un efficiente frazionamento.

Funzionamento

Il calore viene normalmente fornito a una torre con un ribollitore, sebbene il contenuto di calore di flussi specifici possa essere sufficiente per eliminare il ribollitore. Con il calore del ribollitore, si verifica una separazione vapore-liquido in più fasi sui vassoi e i materiali più leggeri risalgono attraverso la torre. I vapori dal vassoio superiore sono completamente o parzialmente condensati nel condensatore sopraelevato. Il liquido condensato viene raccolto nel fusto di recupero del distillato, dove una parte del liquido viene riciclata alla torre e l'altra parte viene prelevata e inviata in un luogo specifico. I vapori non condensati possono essere recuperati altrove o inviati ad un dispositivo di controllo che può essere un combustore o un sistema di recupero.

Pressione

Le torri funzionano tipicamente a pressioni superiori alla pressione atmosferica. Tuttavia, le torri vengono spesso utilizzate sottovuoto per ridurre al minimo le temperature del liquido che possono influire sulla qualità del prodotto o in situazioni in cui i materiali delle torri diventano un problema meccanico ed economico a causa del livello di temperatura che può essere difficile da raggiungere. Inoltre, le alte temperature possono influenzare il fluido. Nelle frazioni petrolifere pesanti, le temperature molto alte del fondo della torre provocano spesso problemi di cokefazione.

I vuoti sono tipicamente ottenuti con eiettori o pompe per vuoto. Nelle unità di processo, i carichi di vuoto sono costituiti da alcuni materiali a vapore leggero, inerti che potrebbero essere stati nel flusso di alimentazione della torre e aria dalle perdite. Normalmente il sistema del vuoto è installato dopo un condensatore per ridurre il carico organico al sistema del vuoto. Il sistema del vuoto viene dimensionato in base al carico di vapore stimato, con gli eiettori che gestiscono carichi di vapore maggiori. In alcuni sistemi una macchina sottovuoto può essere collegata direttamente a un'uscita del condensatore. Un funzionamento tipico del sistema di eiettori è una combinazione di eiettori e condensatori barometrici diretti in cui i vapori dell'eiettore hanno un contatto diretto con l'acqua di raffreddamento. I condensatori barometrici consumano molto acqua e la miscela acqua-vapore determina elevate temperature di uscita dell'acqua che tendono a vaporizzare eventuali tracce di composti organici nel pozzetto barometrico atmosferico, aumentando potenzialmente l'esposizione sul posto di lavoro. Inoltre, un grande carico di effluenti viene aggiunto al sistema delle acque reflue.

Si ottiene una notevole riduzione dell'acqua insieme a una sostanziale riduzione del consumo di vapore nei sistemi a vuoto modificati. Poiché la pompa per vuoto non è in grado di gestire un elevato carico di vapore, nel primo stadio viene utilizzato un eiettore di vapore in combinazione con un condensatore di superficie per ridurre il carico della pompa per vuoto. Inoltre, è installato un tamburo di raccolta per il funzionamento fuori terra. Il sistema più semplice riduce il carico di acque reflue e mantiene un sistema chiuso che elimina potenziali esposizioni al vapore.

Sicurezza

Tutte le torri ei tamburi devono essere protetti dalla sovrapressione che potrebbe derivare da malfunzionamento, incendio (Mowrer 1995) o guasto dell'impianto. Una revisione dei pericoli è necessaria ed è richiesta dalla legge in alcuni paesi. Un approccio generale alla gestione della sicurezza del processo applicabile al funzionamento del processo e dell'impianto migliora la sicurezza, riduce al minimo le perdite e protegge la salute dei lavoratori (Auger 1995; Murphy 1994; Sutton 1995). La protezione è fornita da valvole limitatrici di pressione (PRV) che scaricano nell'atmosfera o in un sistema chiuso. Il PRV è generalmente montato in cima alla torre per alleviare il grande carico di vapore, sebbene alcune installazioni posizionino il PRV in altre posizioni della torre. La PRV può anche essere posizionata sul tamburo di recupero sopraelevato del distillato purché non siano posizionate valvole tra la PRV e la sommità della torre. Se le valvole di blocco sono installate nelle linee di processo verso il condensatore, la PRV deve essere installata sulla torre.

Quando la sovrapressione della torre di distillazione viene scaricata, in alcuni scenari di emergenza, lo scarico della PRV può essere eccessivamente grande. Un carico molto elevato in una linea di sfiato di scarico del sistema chiuso può essere il carico maggiore nel sistema. Poiché una scarica di PRV può essere improvvisa e il tempo complessivo di sollievo può essere piuttosto breve (meno di 15 minuti), questo carico di vapore estremamente elevato deve essere analizzato attentamente (Bewanger e Krecter 1995; Boicourt 1995). Poiché questo breve, grande picco di carico è difficile da elaborare in dispositivi di controllo come assorbitori, adsorbitori, forni e così via, il dispositivo di controllo preferibile nella maggior parte delle situazioni è una torcia per la distruzione del vapore. Normalmente, un numero di PRV è collegato a un'intestazione della linea di svasatura che a sua volta è collegata a una singola svasatura. Tuttavia, il flare e il sistema complessivo devono essere attentamente progettati per coprire un ampio gruppo di potenziali contingenze (Boicourt 1995).

Rischi per la salute

Per lo scarico diretto nell'atmosfera, dovrebbe essere condotta un'analisi dettagliata della dispersione dei vapori di scarico della valvola di sfogo per garantire che i lavoratori non siano esposti e che le concentrazioni comunitarie rientrino ampiamente nelle linee guida di concentrazione consentite. Nel controllo della dispersione, potrebbe essere necessario sollevare le linee di scarico della valvola di sfiato atmosferica per evitare concentrazioni eccessive sulle strutture vicine. Potrebbe essere necessario uno stack molto alto simile a un bagliore per controllare la dispersione.

Un'altra area di preoccupazione è l'accesso a una torre per manutenzione o modifiche meccaniche durante un arresto. Ciò comporta l'ingresso in uno spazio ristretto ed espone i lavoratori ai rischi associati. Il metodo di lavaggio e spurgo prima dell'apertura deve essere condotto con attenzione per garantire esposizioni minime riducendo eventuali concentrazioni tossiche al di sotto dei livelli raccomandati. Prima di iniziare le operazioni di flussaggio e spurgo, la pressione della torre deve essere ridotta e tutti i collegamenti delle tubazioni alla torre devono essere ciechi (ovvero, i dischi metallici piatti devono essere posizionati tra le flange della torre e le flange del tubo di collegamento). Questo passaggio dovrebbe essere gestito con attenzione per garantire esposizioni minime. In diversi processi, i metodi per ripulire la torre dai fluidi tossici variano. Frequentemente, il fluido della torre viene spostato con un fluido che ha caratteristiche di tossicità molto basse. Questo fluido di spostamento viene quindi drenato e pompato in una posizione selezionata. La pellicola liquida rimanente e le goccioline possono essere vaporizzate nell'atmosfera attraverso una flangia superiore dotata di uno speciale cieco separatore con un'apertura tra il cieco e la flangia della torre. Dopo la cottura a vapore, l'aria entra nella torre attraverso la speciale apertura cieca mentre la torre si raffredda. Un tombino alla base della torre e uno alla sommità della torre sono aperti permettendo il soffio d'aria attraverso la torre. Quando la concentrazione interna della torre raggiunge un livello predeterminato, è possibile entrare nella torre.

Scambiatori di calore

Esiste un'ampia varietà di scambiatori di calore nell'industria dei processi chimici. Gli scambiatori di calore sono dispositivi meccanici per il trasferimento di calore da o verso un flusso di processo. Sono selezionati in base alle condizioni di processo e al design dello scambiatore. Alcuni dei tipi comuni di scambiatore sono mostrati nella figura 2. La selezione dello scambiatore ottimale per un servizio di processo è alquanto complicata e richiede un'indagine dettagliata (Woods 1995). In molte situazioni, alcuni tipi non sono adatti a causa di pressione, temperatura, concentrazione di solidi, viscosità, quantità di flusso e altri fattori. Inoltre, il design di uno scambiatore di calore individuale può variare considerevolmente; sono disponibili diversi tipi di tubi sterzo flottanti e scambiatori a lamiera (Green, Maloney e Perry 1984). La testa flottante viene normalmente selezionata dove le temperature possono causare un'eccessiva espansione del tubo che altrimenti non potrebbe mantenere l'integrità in uno scambiatore a piastra tubiera fissa. Nello scambiatore a battente semplificato di figura 2, il battente è contenuto completamente all'interno dello scambiatore e non ha alcun collegamento con il mantello. In altri modelli a testa flottante, potrebbe esserci un impacchettamento attorno alla piastra tubiera flottante (Green, Maloney e Perry 1984).

Figura 2. Tipici scambiatori di calore

Trafilamento

La baderna sulle piastre tubiere galleggianti è a contatto con l'atmosfera e può essere fonte di perdite e potenziale esposizione. Anche altri scambiatori possono avere potenziali fonti di perdite e devono essere esaminati attentamente. Per le loro caratteristiche di trasmissione del calore, gli scambiatori a piastre ea telaio sono spesso installati nell'industria chimica. Le piastre hanno varie ondulazioni e configurazioni. Le piastre sono separate da guarnizioni che impediscono la miscelazione dei flussi e forniscono una tenuta esterna. Tuttavia, le guarnizioni limitano le applicazioni di temperatura a circa 180 ºC, sebbene i miglioramenti delle guarnizioni possano superare questa limitazione. Poiché ci sono un certo numero di piastre, le piastre devono essere adeguatamente compresse per garantire una corretta tenuta tra di loro. Di conseguenza, è necessaria un'attenta installazione meccanica per evitare perdite e potenziali pericoli. Poiché esiste un gran numero di foche, è importante un attento monitoraggio delle foche per ridurre al minimo le potenziali esposizioni.

Gli scambiatori raffreddati ad aria sono interessanti dal punto di vista economico e sono stati installati in un gran numero di applicazioni di processo e in varie posizioni all'interno delle unità di processo. Per risparmiare spazio, questi scambiatori sono spesso installati su tubazioni e spesso sovrapposti. Poiché la selezione del materiale del tubo è importante, nell'industria chimica viene utilizzata una varietà di materiali. Questi tubi sono collegati alla piastra tubiera. Ciò richiede l'uso di materiali compatibili. La perdita attraverso una fessura del tubo o in corrispondenza della piastra tubiera è un problema poiché il ventilatore farà circolare i vapori dalla perdita e la dispersione può causare potenziali esposizioni. La diluizione dell'aria può ridurre significativamente il potenziale rischio di esposizione. Tuttavia, i ventilatori vengono spesso spenti in determinate condizioni meteorologiche e in queste circostanze le concentrazioni di perdite possono aumentare aumentando così le potenziali esposizioni. Inoltre, se i tubi che perdono non vengono riparati, la fessura può peggiorare. Con liquidi tossici che non vaporizzano facilmente, possono verificarsi gocciolamenti e provocare una potenziale esposizione cutanea.

Gli scambiatori di calore a fascio tubiero possono sviluppare perdite attraverso una qualsiasi delle varie flange (Green, Maloney e Perry 1984). Poiché le dimensioni degli scambiatori di calore a fascio tubiero variano da superfici piccole a molto grandi, il diametro delle flange esterne è generalmente molto più grande delle tipiche flange dei tubi. Con queste flange di grandi dimensioni, le guarnizioni non solo devono resistere alle condizioni di processo, ma devono anche fornire una tenuta in caso di variazioni del carico dei bulloni. Vengono utilizzati vari design di guarnizioni. Mantenere costanti le sollecitazioni di carico dei bulloni su tutti i bulloni della flangia è difficile, con conseguenti perdite in molti scambiatori. La perdita della flangia può essere controllata con anelli di tenuta della flangia (Lipton e Lynch 1994).

Le perdite dal tubo possono verificarsi in qualsiasi tipo di scambiatore disponibile, ad eccezione degli scambiatori a piastre e di alcuni altri scambiatori speciali. Tuttavia, questi ultimi scambiatori presentano altri potenziali problemi. Dove i tubi perdono in un sistema di acqua di raffreddamento, l'acqua di raffreddamento scarica il contaminante in una torre di raffreddamento che può essere una fonte di esposizione sia per i lavoratori che per una comunità vicina. Di conseguenza, l'acqua di raffreddamento deve essere monitorata.

La dispersione dei vapori delle torri di raffreddamento può essere diffusa a causa dei ventilatori nelle torri di raffreddamento a tiraggio forzato e indotto. Inoltre, le torri a convezione naturale scaricano i vapori nell'atmosfera che poi si disperdono. Tuttavia, la dispersione varia considerevolmente in base sia alle condizioni meteorologiche che all'altezza della portata. Materiali tossici meno volatili rimangono nell'acqua di raffreddamento e nel flusso di spurgo della torre di raffreddamento, che dovrebbe avere una capacità di trattamento sufficiente per distruggere i contaminanti. La torre di raffreddamento e il bacino della torre devono essere puliti periodicamente e i contaminanti si aggiungono ai potenziali pericoli nel bacino e nel riempimento della torre. La protezione personale è necessaria per gran parte di questo lavoro.

Pulizia scambiatore

Un problema con i tubi nel servizio dell'acqua di raffreddamento è l'accumulo di materiale nei tubi derivante da corrosione, organismi biologici e deposizione di solidi. Come descritto sopra, i tubi possono anche perdere attraverso fessure, oppure possono verificarsi perdite dove i tubi vengono arrotolati in striature nella piastra tubiera. Quando si verifica una di queste condizioni, è necessaria la riparazione dello scambiatore e i fluidi di processo devono essere rimossi dallo scambiatore. Ciò richiede un'operazione completamente contenuta, necessaria per soddisfare gli obiettivi di esposizione ambientale, di sicurezza e salute.

Generalmente, il fluido di processo viene scaricato in un ricevitore e il materiale rimanente viene lavato fuori dallo scambiatore con un solvente o materiale inerte. Quest'ultimo materiale viene anch'esso inviato ad un ricevitore del materiale contaminato mediante drenaggio o pressatura con azoto. Se nello scambiatore era presente materiale tossico, lo scambiatore deve essere monitorato per rilevare eventuali tracce di materiale tossico. Se i risultati del test non sono soddisfacenti, lo scambiatore può essere vaporizzato per vaporizzare e rimuovere ogni traccia di materiale. Tuttavia, lo sfiato del vapore deve essere collegato a un sistema chiuso per impedire la fuoriuscita di vapore nell'atmosfera. Mentre lo sfiato chiuso potrebbe non essere assolutamente necessario, a volte potrebbe esserci più materiale contaminante nello scambiatore, richiedendo lo sfiato del vapore chiuso in ogni momento per controllare i potenziali pericoli. Dopo la cottura a vapore, uno sfiato nell'atmosfera immette aria. Questa procedura generale è applicabile al lato o ai lati dello scambiatore contenenti materiale tossico.

Le sostanze chimiche poi utilizzate per la pulizia dei tubi o del lato mantello devono essere fatte circolare in un sistema chiuso. Normalmente, la soluzione detergente viene fatta ricircolare da un sistema di camion cisterna e la soluzione contaminata nel sistema viene scaricata in un camion per lo smaltimento.

Pompe

Una delle funzioni di processo più importanti è il movimento dei liquidi e nell'industria chimica tutti i tipi di materiali liquidi vengono spostati con un'ampia varietà di pompe. Le pompe in scatola e magnetiche sono pompe centrifughe senza tenuta. I driver della pompa magnetica sono disponibili per l'installazione su altri tipi di pompa per evitare perdite. I tipi di pompe utilizzate nell'industria chimica di processo sono elencati nella tabella 7.

Tabella 7. Pompe nell'industria di processo chimica

• centrifugo
• Alternativo (stantuffo)
• In scatola
• Magnetica
• Turbina
• ingranaggio
• Diaframma
• Flusso assiale
• Vite
• Cavità mobile
• lobo
• Paletta

Sigillatura

Dal punto di vista della salute e della sicurezza, la tenuta e la riparazione delle pompe centrifughe sono le principali preoccupazioni. Le tenute meccaniche, che costituiscono il sistema di tenuta dell'albero prevalente, possono perdere e talvolta sono esplose. Tuttavia, dagli anni '1970 sono stati compiuti importanti progressi nella tecnologia delle tenute, che hanno portato a significative riduzioni delle perdite ea una maggiore durata della pompa. Alcuni di questi miglioramenti sono le tenute a soffietto, le tenute a cartuccia, i design delle facce migliorati, i migliori materiali delle facce e miglioramenti nel monitoraggio delle variabili della pompa. Inoltre, la continua ricerca nella tecnologia delle tenute dovrebbe tradursi in ulteriori miglioramenti tecnologici.

Laddove i fluidi di processo sono altamente tossici, vengono spesso installate pompe magnetiche o in scatola senza perdite o senza tenuta. I periodi di servizio operativo o il tempo medio tra le manutenzioni (MTBM) sono notevolmente migliorati e generalmente variano tra tre e cinque anni. In queste pompe, il fluido di processo è il fluido lubrificante per i cuscinetti del rotore. La vaporizzazione del fluido interno influisce negativamente sui cuscinetti e spesso rende necessaria la sostituzione dei cuscinetti. Le condizioni del liquido nelle pompe possono essere mantenute assicurandosi che la pressione interna nel sistema di cuscinetti sia sempre maggiore della pressione del vapore liquido alla temperatura di esercizio. Quando si ripara una pompa senza tenuta, è importante drenare completamente un materiale a volatilità relativamente bassa e deve essere attentamente esaminato con il fornitore.

Nelle tipiche pompe di processo centrifughe, la baderna è stata essenzialmente sostituita con tenute meccaniche. Queste tenute sono generalmente classificate come tenute meccaniche singole o doppie, con quest'ultimo termine che copre le tenute meccaniche tandem o doppie. Esistono altre combinazioni a doppia tenuta, ma non sono così ampiamente utilizzate. In generale, vengono installate tenute meccaniche tandem o doppie con fluidi tampone liquidi tra le tenute per ridurre le perdite di tenuta. Gli standard di tenuta meccanica delle pompe per pompe centrifughe e rotative che coprono le specifiche e l'installazione della tenuta meccanica singola e doppia sono stati emessi dall'American Petroleum Institute (API 1994). È ora disponibile una guida all'applicazione della tenuta meccanica per aiutare nella valutazione dei tipi di tenuta (STLE 1994).

Per evitare perdite o fuoriuscite eccessive da una tenuta guasta, viene installata una piastra passacavi dopo la tenuta. Può avere un fluido di lavaggio della ghiandola per spostare la perdita in un sistema di drenaggio chiuso (API 1994). Poiché il sistema a premistoppa non è una tenuta completa, sono disponibili sistemi di tenuta ausiliari, come le boccole dell'acceleratore. Sono installati nel premistoppa che controlla perdite eccessive nell'atmosfera o perdite di tenuta (Lipton e Lynch 1994). Queste tenute non sono progettate per il funzionamento continuo; dopo l'attivazione funzioneranno per un massimo di due settimane prima del guasto, fornendo così il tempo necessario alle operazioni per cambiare pompa o apportare modifiche al processo.

È disponibile un nuovo sistema di tenuta meccanica che riduce sostanzialmente le emissioni a zero. Si tratta di un sistema a doppia tenuta meccanica con un sistema tampone a gas che sostituisce il tampone liquido nel sistema a doppia tenuta meccanica standard (Fone 1995; Netzel 1996; Adams, Dingman e Parker 1995). Nei sistemi tampone a liquido, le facce di tenuta sono separate da un film lubrificante estremamente sottile di fluido tampone che raffredda anche le facce di tenuta. Anche se leggermente separati, esiste una certa quantità di contatto della faccia che provoca l'usura della tenuta e il riscaldamento della faccia della tenuta. Le tenute a gas sono chiamate tenute senza contatto poiché una faccia della tenuta con dentellature curve pompa il gas attraverso le facce della tenuta e crea uno strato di gas o barriera che separa completamente le facce della tenuta. Questa mancanza di contatto si traduce in una durata molto lunga della guarnizione e riduce anche la perdita per attrito della guarnizione, riducendo così notevolmente il consumo di energia. Poiché la tenuta pompa il gas, il flusso nel processo e nell'atmosfera è molto ridotto.

Rischi per la salute

Una delle principali preoccupazioni con le pompe è lo scarico e il lavaggio per preparare la pompa per la manutenzione o la riparazione. Lo scarico e la rimozione riguardano sia il fluido di processo che i fluidi tampone. Le procedure dovrebbero richiedere lo scarico di tutti i fluidi in un sistema di drenaggio a connessione chiusa. Nel premistoppa della pompa, dove una boccola della gola separa la girante dal premistoppa, la boccola funge da sbarramento trattenendo del liquido nel premistoppa. I fori di scarico nella boccola o uno scarico nel premistoppa consentiranno la completa rimozione del liquido di processo attraverso lo scarico e il lavaggio. Per i fluidi tampone, dovrebbe esserci un metodo per drenare tutto il fluido dall'area della doppia tenuta. La manutenzione richiede la rimozione della tenuta e se il volume della tenuta non è completamente drenato e lavato, le tenute sono una potenziale fonte di esposizione durante la riparazione.

Polvere e polveri

La manipolazione di polveri e polveri nelle apparecchiature per il trattamento dei solidi è motivo di preoccupazione a causa del rischio di incendio o esplosione. Un'esplosione all'interno di un'apparecchiatura può sfondare una parete o un involucro a causa della pressione generata dall'esplosione che invia un'ondata combinata di pressione e fuoco nell'area di lavoro. I lavoratori possono essere a rischio e le apparecchiature adiacenti possono essere gravemente colpite con effetti drastici. Polveri o polveri sospese in aria o in un gas con presenza di ossigeno e in uno spazio ristretto sono suscettibili di esplosione quando è presente una fonte di ignizione con energia sufficiente. Alcuni tipici ambienti di apparecchiature esplosive sono mostrati nella tabella 8.

Tabella 8. Potenziali fonti di esplosione nelle apparecchiature

Un'esplosione produce calore e una rapida espansione del gas (aumento della pressione) e generalmente si traduce in una deflagrazione, che è un fronte di fiamma che si muove rapidamente ma a una velocità inferiore alla velocità del suono per queste condizioni. Quando la velocità del fronte di fiamma è maggiore della velocità del suono o è a velocità supersonica si parla di detonazione, che è più distruttiva della deflagrazione. L'esplosione e l'espansione del fronte di fiamma si verificano in millisecondi e non forniscono tempo sufficiente per le risposte di processo standard. Di conseguenza, le potenziali caratteristiche di incendio ed esplosione della polvere devono essere definite per determinare i potenziali pericoli che possono esistere nelle varie fasi di lavorazione (CCPS 1993; Ebadat 1994; Bartknecht 1989; Cesana e Siwek 1995). Queste informazioni possono quindi fornire una base per l'installazione di controlli e la prevenzione delle esplosioni.

Quantificazione del pericolo di esplosione

Poiché le esplosioni generalmente si verificano in apparecchiature chiuse, vengono condotti vari test in apparecchiature di laboratorio appositamente progettate. Sebbene le polveri possano sembrare simili, i risultati pubblicati non dovrebbero essere utilizzati poiché piccole differenze nelle polveri possono avere caratteristiche di esplosione molto diverse.

Una varietà di test condotti sulla polvere può definire il pericolo di esplosione e la serie di test dovrebbe comprendere quanto segue.

Il test di classificazione determina se una nuvola di polvere può innescare e propagare le fiamme (Ebadat 1994). Le polveri che hanno queste caratteristiche sono considerate polveri di classe A. Quelle polveri che non si accendono sono denominate Classe B. Le polveri di Classe A richiedono quindi un'ulteriore serie di test per valutarne il potenziale di esplosione e pericolo.

Il test dell'energia minima di accensione definisce l'energia minima della scintilla necessaria per l'accensione di una nuvola di polvere (Bartknecht 1989).

Nella gravità e analisi dell'esplosione, le polveri del gruppo A vengono quindi testate come una nuvola di polvere in una sfera in cui la pressione viene misurata durante un'esplosione di prova basata sull'energia minima di accensione. La pressione massima di esplosione è definita insieme al tasso di variazione della pressione per unità di tempo. Da queste informazioni si determina il valore caratteristico specifico dell'esplosione (Kst) in bar metri al secondo e si definisce la classe di esplosione (Bartknecht 1989; Garzia e Senecal 1996):

Kst(bar·m/s) Classe di esplosione della polvere Resistenza relativa

1-200 St 1 Un po' più debole

201-300 St 2 Forte

300+ St 3 Molto forte

Un gran numero di polveri è stato testato e la maggior parte era nella classe St 1 (Bartknecht 1989; Garzia e Senecal 1996).

Nella valutazione delle polveri non torbide, le polveri vengono testate per determinare procedure e condizioni operative sicure.

Prove di prevenzione delle esplosioni

I test di prevenzione delle esplosioni possono essere utili laddove non è possibile installare sistemi di soppressione delle esplosioni. Forniscono alcune informazioni sulle condizioni operative desiderabili (Ebadat 1994).

Il test minimo di ossigeno definisce il livello di ossigeno al di sotto del quale la polvere non si accende (Fone 1995). Il gas inerte nel processo impedirà l'accensione se il gas è accettabile.

La concentrazione minima di polvere viene determinata per stabilire il livello operativo al di sotto del quale non si verificherà l'accensione.

Prove di rischio elettrostatico

Molte esplosioni sono il risultato di accensioni elettrostatiche e vari test indicano i potenziali pericoli. Alcuni dei test riguardano l'energia minima di accensione, le caratteristiche di carica elettrica della polvere e la resistività di volume. Dai risultati del test, è possibile adottare alcune misure per prevenire le esplosioni. I passaggi includono l'aumento dell'umidità, la modifica dei materiali da costruzione, una corretta messa a terra, il controllo di alcuni aspetti della progettazione delle apparecchiature e la prevenzione delle scintille (Bartknecht 1989; Cesana e Siwek 1995).

Controllo dell'esplosione

Esistono fondamentalmente due metodi per impedire che esplosioni o fronti si propaghino da un luogo all'altro o che contengano un'esplosione all'interno di un'apparecchiatura. Questi due metodi sono soppressori chimici e valvole di isolamento (Bartknecht 1989; Cesana e Siwek 1995; Garzia e Senecal 1996). Sulla base dei dati sulla pressione di esplosione dei test di gravità dell'esplosione, sono disponibili sensori a risposta rapida che attivano un soppressore chimico e/o chiudono rapidamente le valvole barriera di isolamento. I soppressori sono disponibili in commercio, ma il design dell'iniettore soppressore è molto importante.

Sfiati di esplosione

Nelle apparecchiature in cui può verificarsi una potenziale esplosione, vengono spesso installati sfoghi di esplosione che si rompono a pressioni specifiche. Questi devono essere accuratamente progettati e deve essere definito il percorso di scarico dall'apparecchiatura per impedire la presenza di lavoratori in questa zona del percorso. Inoltre, per garantire la sicurezza delle apparecchiature, è necessario analizzare l'urto con le apparecchiature nel percorso dell'esplosione. Potrebbe essere necessaria una barriera.

Caricamento e scaricamento

Prodotti, prodotti intermedi e sottoprodotti vengono caricati su autocisterne e vagoni ferroviari. (In alcuni casi, a seconda dell'ubicazione delle strutture e dei requisiti di attracco, vengono utilizzate cisterne e chiatte.) L'ubicazione delle strutture di carico e scarico è importante. Mentre i materiali caricati e scaricati di solito sono liquidi e gas, anche i solidi vengono caricati e scaricati in posizioni preferite in base al tipo di solidi movimentati, al potenziale rischio di esplosione e al grado di difficoltà di trasferimento.

Portelli aperti

Quando si caricano autocisterne o vagoni ferroviari attraverso i portelli con apertura dall'alto, una considerazione molto importante è ridurre al minimo gli schizzi durante il riempimento del container. Se il tubo di riempimento si trova ben al di sopra del fondo del contenitore, il riempimento provoca schizzi e generazione di vapore o sviluppo misto di vapore liquido. Gli spruzzi e la generazione di vapore possono essere ridotti al minimo posizionando l'uscita del tubo di riempimento ben al di sotto del livello del liquido. Il tubo di riempimento è normalmente esteso attraverso il contenitore per una distanza minima al di sopra del fondo del contenitore. Poiché il riempimento con liquido sposta anche il vapore, i vapori tossici possono rappresentare un potenziale pericolo per la salute e presentare anche problemi di sicurezza. Di conseguenza, i vapori dovrebbero essere raccolti. Sono disponibili in commercio bracci di riempimento dotati di tubi di riempimento profondi e che si estendono attraverso uno speciale coperchio che chiude l'apertura del portello (Lipton e Lynch 1994). Inoltre, un tubo di raccolta dei vapori si estende per un breve tratto al di sotto dello speciale coperchio del portello. All'estremità a monte del braccio, l'uscita del vapore è collegata a un dispositivo di recupero (ad es. un assorbitore o un condensatore), oppure il vapore può essere restituito al serbatoio di stoccaggio come trasferimento di equilibrio del vapore (Lipton e Lynch 1994).

Nel sistema a portello aperto dell'autocisterna, il braccio viene sollevato per consentire lo scarico nell'autocisterna e parte del liquido nel braccio può essere pressurizzato con azoto mentre il braccio viene ritirato, ma i tubi di riempimento durante questa operazione devono rimanere all'interno del portello apertura. Quando il braccio di riempimento libera il portello, è necessario posizionare un secchio sopra l'uscita per raccogliere i gocciolamenti del braccio.

Automotrici

Molti vagoni ferroviari hanno portelli chiusi con gambe di riempimento profonde molto vicine al fondo del contenitore e un'uscita di raccolta del vapore separata. Attraverso un braccio che si estende fino al portello chiuso, il liquido viene caricato e il vapore raccolto in modo simile al metodo del braccio del portello aperto. Nei sistemi di caricamento dei vagoni ferroviari, dopo la chiusura della valvola all'ingresso del braccio, l'azoto viene iniettato nel lato contenitore dei bracci per soffiare il liquido rimanente nel braccio nel vagone prima che la valvola di riempimento sul vagone venga chiusa (Lipton e Lynch 1994) .

Autocisterne

Molti camion cisterna sono riempiti dal fondo per ridurre al minimo la generazione di vapore (Lipton e Lynch 1994). Le linee di riempimento possono essere tubi speciali o bracci manovrabili. Gli accoppiatori a secco sono posizionati sulle estremità del tubo o del braccio e sulle connessioni inferiori dell'autocisterna. Quando l'autocisterna è piena e la linea viene automaticamente bloccata, il braccio o il tubo flessibile viene scollegato in corrispondenza dell'attacco drybreak, che si chiude automaticamente non appena gli attacchi vengono separati. I giunti più recenti sono stati progettati per disconnettersi con perdite quasi nulle.

Nel caricamento dal basso, il vapore viene raccolto attraverso uno sfiato del vapore superiore e il vapore viene condotto attraverso una linea esterna che termina vicino al fondo del contenitore (Lipton e Lynch 1994). Ciò consente l'accesso del lavoratore alle connessioni di accoppiamento del vapore. Il vapore raccolto, che si trova ad una pressione leggermente superiore a quella atmosferica, deve essere raccolto ed inviato ad un dispositivo di recupero (Lipton e Lynch 1994). Questi dispositivi sono selezionati in base al costo iniziale, all'efficacia, alla manutenzione e all'operabilità. Generalmente il sistema di recupero è preferibile alla torcia, che distrugge i vapori recuperati.

Controllo caricamentol

Nei camion cisterna, i sensori di livello sono installati in modo permanente all'interno del cassone del camion per indicare quando è stato raggiunto il livello di riempimento e segnalare una valvola di blocco del telecomando che interrompe il flusso al camion. (Lipton e Lynch 1994). Potrebbe esserci più di un sensore nel camion cisterna come backup per garantire che il camion non sia troppo pieno. Il riempimento eccessivo può comportare seri problemi di sicurezza e di esposizione alla salute.

I vagoni ferroviari in servizio chimico dedicato possono avere sensori di livello montati internamente nel vagone. Per i vagoni non dedicati, un totalizzatore di flusso controlla la quantità di liquido inviato al vagone e chiude automaticamente la valvola di blocco del telecomando a un'impostazione predeterminata (Lipton e Lynch 1994). Entrambi i tipi di contenitore devono essere esaminati per determinare se il liquido rimane nel contenitore prima del riempimento. Molti vagoni ferroviari hanno indicatori di livello manuali che possono essere utilizzati per questo servizio. Tuttavia, quando il livello viene mostrato aprendo uno sfiato a bastoncino di piccolo livello nell'atmosfera, questa procedura deve essere eseguita solo in condizioni adeguatamente controllate e approvate a causa della tossicità di alcune delle sostanze chimiche caricate.

Scarico

Laddove le sostanze chimiche hanno una tensione di vapore molto elevata e il vagone o l'autocisterna ha una pressione relativamente elevata, la sostanza chimica viene scaricata sotto la propria tensione di vapore. Se la tensione di vapore scende a un livello tale da interferire con la procedura di scarico, è possibile iniettare azoto gassoso per mantenere una pressione soddisfacente. Anche il vapore proveniente da un serbatoio della stessa sostanza chimica può essere compresso e iniettato per aumentare la pressione.

Per sostanze chimiche tossiche che hanno una tensione di vapore relativamente bassa, come il benzene, il liquido viene scaricato sotto pressione di azoto, il che elimina il pompaggio e semplifica il sistema (Lipton e Lynch 1994). Le autocisterne e i vagoni ferroviari per questo servizio hanno pressioni di progetto in grado di gestire le pressioni e le variazioni incontrate. Tuttavia, pressioni inferiori dopo lo scarico di un container vengono mantenute fino a quando l'autocisterna o il vagone ferroviario non vengono riempiti; la pressione si ricostruisce durante il caricamento. L'azoto può essere aggiunto se non è stata raggiunta una pressione sufficiente durante il caricamento.

Uno dei problemi nelle operazioni di carico e scarico è il drenaggio e lo spurgo delle linee e delle attrezzature nelle strutture di carico/scarico. Sono necessari scarichi chiusi e scarichi a punto particolarmente basso con spurghi di azoto per rimuovere tutte le tracce delle sostanze chimiche tossiche. Questi materiali possono essere raccolti in un fusto e restituiti a una struttura di ricezione o recupero (Lipton e Lynch 1994).

Di ritorno

Adattato dalla 3a edizione, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety

L'industria della plastica è suddivisa in due settori principali, la cui interrelazione può essere vista nella figura 1. Il primo settore comprende i fornitori di materie prime che producono polimeri e composti per stampaggio da intermedi che possono anche aver prodotto loro stessi. In termini di capitale investito questo è solitamente il maggiore dei due settori. Il secondo settore è costituito dai trasformatori che trasformano le materie prime in articoli vendibili attraverso vari processi come l'estrusione e lo stampaggio ad iniezione. Altri settori includono produttori di macchinari che forniscono attrezzature ai trasformatori e fornitori di additivi speciali per l'uso all'interno dell'industria.

Figura 1. Sequenza produttiva nella lavorazione delle materie plastiche

Produzione di polimeri

I materiali plastici rientrano sostanzialmente in due categorie distinte: materiali termoplastici, che possono essere ammorbiditi ripetutamente mediante l'applicazione di calore e materiali termoindurenti, che subiscono un cambiamento chimico quando riscaldati e modellati e non possono successivamente essere rimodellati dall'applicazione di calore. Diverse centinaia di singoli polimeri possono essere realizzati con proprietà molto diverse, ma solo 20 tipi costituiscono circa il 90% della produzione mondiale totale. I termoplastici sono il gruppo più numeroso e la loro produzione sta aumentando a un ritmo più elevato rispetto ai termoindurenti. In termini di quantità di produzione i termoplastici più importanti sono il polietilene ad alta e bassa densità e il polipropilene (le poliolefine), il cloruro di polivinile (PVC) e il polistirene.

Importanti resine termoindurenti sono il fenolo-formaldeide e l'urea-formaldeide, sia sotto forma di resine che di polveri per stampaggio. Rilevanti anche le resine epossidiche, i poliesteri insaturi ei poliuretani. Un volume minore di "tecnopolimeri", ad esempio poliacetali, poliammidi e policarbonati, ha un valore elevato se utilizzato in applicazioni critiche.

La notevole espansione dell'industria delle materie plastiche nel secondo dopoguerra fu grandemente facilitata dall'ampliamento della gamma delle materie prime di base che la alimentavano; la disponibilità e il prezzo delle materie prime sono cruciali per qualsiasi industria in rapido sviluppo. Le materie prime tradizionali non avrebbero potuto fornire intermedi chimici in quantità sufficienti a un costo accettabile per facilitare la produzione commerciale economica di materiali plastici di grandi tonnellaggi ed è stato lo sviluppo dell'industria petrolchimica a rendere possibile la crescita. Il petrolio come materia prima è abbondantemente disponibile, facilmente trasportabile e maneggiabile ed era, fino alla crisi petrolifera degli anni '1970, relativamente economico. Pertanto, in tutto il mondo, l'industria delle materie plastiche è principalmente legata all'utilizzo di intermedi ottenuti dal cracking del petrolio e dal gas naturale. Le materie prime non convenzionali come la biomassa e il carbone non hanno ancora avuto un impatto importante sull'approvvigionamento dell'industria della plastica.

Il diagramma di flusso in figura 2 illustra la versatilità delle materie prime di petrolio greggio e gas naturale come punti di partenza per gli importanti materiali termoindurenti e termoplastici. Dopo i primi processi di distillazione del petrolio greggio, la materia prima della nafta viene crackizzata o riformata per fornire utili intermedi. Così l'etilene prodotto dal processo di cracking è di uso immediato per la produzione di polietilene o per l'utilizzo in un altro processo che fornisce un monomero, il cloruro di vinile, la base del PVC. Il propilene, anch'esso prodotto durante il processo di cracking, viene utilizzato per via del cumene o per via dell'alcool isopropilico per la produzione dell'acetone necessario per il polimetilmetacrilato; è anche utilizzato nella produzione di ossido di propilene per resine poliestere e polietere e può essere nuovamente polimerizzato direttamente a polipropilene. I buteni trovano impiego nella produzione di plastificanti e l'1,3-butadiene viene utilizzato direttamente per la produzione di gomma sintetica. Gli idrocarburi aromatici come il benzene, il toluene e lo xilene sono ora ampiamente prodotti dai derivati ​​delle operazioni di distillazione del petrolio, invece di essere ottenuti dai processi di coking del carbone; come mostra il diagramma di flusso, si tratta di intermedi nella fabbricazione di importanti materie plastiche e di prodotti ausiliari come i plastificanti. Gli idrocarburi aromatici sono anche un punto di partenza per molti polimeri richiesti nell'industria delle fibre sintetiche, alcuni dei quali sono discussi altrove in questo Enciclopedia.

Figura 2. Produzione di materie prime in plastica

Molti processi molto diversi contribuiscono alla produzione finale di un articolo finito realizzato interamente o parzialmente in plastica. Alcuni processi sono puramente chimici, altri implicano procedure di miscelazione puramente meccaniche, mentre altri, in particolare quelli verso l'estremità inferiore del diagramma, comportano un uso estensivo di macchinari specializzati. Alcuni di questi macchinari assomigliano a quelli utilizzati nelle industrie della gomma, del vetro, della carta e del tessile; il resto è specifico per l'industria della plastica.

Lavorazione delle materie plastiche

L'industria della lavorazione delle materie plastiche converte il materiale polimerico sfuso in articoli finiti.

Materie prime

La sezione di trasformazione dell'industria della plastica riceve le sue materie prime per la produzione nelle seguenti forme:

• materiale polimerico completamente composto, sotto forma di pellet, granuli o polvere, che viene immesso direttamente nel macchinario per la lavorazione
• polimero non composto, sotto forma di granuli o polvere, che deve essere miscelato con additivi prima di essere idoneo all'alimentazione di macchinari
• materiali polimerici in fogli, barre, tubi e fogli che vengono ulteriormente lavorati dall'industria
• materiali vari che possono essere materie completamente polimerizzate sotto forma di sospensioni o emulsioni (generalmente conosciute come lattici) o liquidi o solidi che possono polimerizzare, o sostanze in uno stato intermedio tra le materie prime reattive e il polimero finale. Alcuni di questi sono liquidi e alcune vere e proprie soluzioni di materia parzialmente polimerizzata in acqua ad acidità controllata (pH) o in solventi organici.

Ad aggravare

La produzione di composti da polimero comporta la miscelazione del polimero con additivi. Sebbene a tale scopo venga impiegata una grande varietà di macchinari, dove si trattano polveri, i mulini a sfere o i miscelatori ad elica ad alta velocità sono i più comuni e dove si mescolano masse plastiche, impastatrici come i rulli aperti o i miscelatori di tipo Banbury , o gli estrusori stessi sono normalmente impiegati.

Gli additivi richiesti dall'industria sono numerosi e variano ampiamente nel tipo chimico. Di circa 20 classi, le più importanti sono:

• plastificanti, generalmente esteri a bassa volatilità
• antiossidanti: sostanze chimiche organiche per proteggere dalla decomposizione termica durante la lavorazione
• stabilizzanti: prodotti chimici inorganici e organici per proteggere dalla decomposizione termica e dal degrado dovuto all'energia radiante
• lubrificanti
• riempitivi: materia poco costosa per conferire proprietà speciali o per sminuire le composizioni
• coloranti: materia inorganica o organica per colorare i composti
• agenti espandenti: gas o sostanze chimiche che emettono gas per produrre schiume plastiche.

Processi di conversione

Tutti i processi di trasformazione richiamano il fenomeno “plastico” dei materiali polimerici e si dividono in due tipologie. In primo luogo, quelli in cui il polimero viene portato dal calore ad uno stato plastico in cui gli viene data una costrizione meccanica che porta ad una forma che mantiene per consolidamento e raffreddamento. In secondo luogo, quelli in cui un materiale polimerizzabile - che può essere parzialmente polimerizzato - è completamente polimerizzato dall'azione del calore, o di un catalizzatore o da entrambi che agiscono insieme mentre è sottoposto a un vincolo meccanico che porta a una forma che mantiene quando completamente polimerizzato e freddo . La tecnologia delle materie plastiche si è sviluppata per sfruttare queste proprietà per produrre beni con il minimo sforzo umano e la massima coerenza nelle proprietà fisiche. I seguenti processi sono comunemente usati.

Stampaggio a compressione

Consiste nel riscaldare un materiale plastico, che può essere sotto forma di granuli o polvere, in uno stampo che viene tenuto in una pressa. Quando il materiale diventa “plastico” la pressione lo costringe a conformarsi alla forma dello stampo. Se la plastica è del tipo che indurisce per riscaldamento, l'articolo formato viene rimosso dopo un breve periodo di riscaldamento aprendo la pressa. Se la plastica non si indurisce al riscaldamento, è necessario effettuare il raffreddamento prima di poter aprire la pressa. Gli articoli realizzati mediante stampaggio a compressione comprendono tappi di bottiglia, chiusure di barattoli, spine e prese elettriche, copriwater, vassoi e oggettistica. Lo stampaggio a compressione viene impiegato anche per realizzare lastre per la successiva formatura nel processo di formatura sottovuoto o per la costruzione di serbatoi e grandi contenitori mediante saldatura o rivestimento di serbatoi metallici esistenti.

Stampaggio a trasferimento

Questa è una modifica dello stampaggio a compressione. Il materiale termoindurente viene riscaldato in un'intercapedine e poi forzato da un pistone nello stampo, che è fisicamente separato e riscaldato indipendentemente dall'intercapedine di riscaldamento. Viene preferito al normale stampaggio a compressione quando l'articolo finale deve portare inserti metallici delicati come nei piccoli quadri elettrici, o quando, come in oggetti molto spessi, non si potrebbe ottenere il completamento della reazione chimica mediante il normale stampaggio a compressione.

Stampaggio ad iniezione

In questo processo, i granuli o le polveri di plastica vengono riscaldati in un cilindro (noto come cilindro), separato dallo stampo. Il materiale viene riscaldato fino a diventare fluido, mentre viene convogliato attraverso il cilindro da una vite elicoidale e quindi forzato nello stampo dove si raffredda e si indurisce. Lo stampo viene quindi aperto meccanicamente e gli articoli formati vengono rimossi (vedi figura 3). Questo processo è uno dei più importanti nell'industria della plastica. È stato ampiamente sviluppato ed è diventato in grado di realizzare articoli di notevole complessità a costi molto contenuti.

Figura 3. Un operatore rimuove una tazza in polipropilene da una macchina per lo stampaggio a iniezione.

Sebbene il trasferimento e lo stampaggio a iniezione siano identici in linea di principio, i macchinari utilizzati sono molto diversi. Lo stampaggio a trasferimento è normalmente limitato ai materiali termoindurenti e lo stampaggio a iniezione ai termoplastici.

Estrusione

Questo è il processo in cui una macchina ammorbidisce una plastica e la forza attraverso uno stampo che le conferisce la forma che mantiene al raffreddamento. I prodotti dell'estrusione sono tubi o barre che possono avere sezioni trasversali di quasi tutte le configurazioni (vedi figura 4). I tubi per uso industriale o domestico vengono prodotti in questo modo, ma altri articoli possono essere realizzati con processi sussidiari. Ad esempio, le bustine possono essere realizzate tagliando tubi e sigillando entrambe le estremità e le buste da tubi flessibili a parete sottile tagliando e sigillando un'estremità.

Il processo di estrusione ha due tipi principali. In uno viene prodotto un foglio piatto. Questo foglio può essere convertito in beni utili mediante altri processi, come la termoformatura.

Figura 4. Estrusione della plastica: il nastro viene tagliato per produrre pellet per macchine per lo stampaggio a iniezione.

Ray woodcock

Il secondo è un processo in cui il tubo estruso viene formato e quando è ancora caldo viene fortemente espanso da una pressione d'aria mantenuta all'interno del tubo. Ciò si traduce in un tubo che può avere un diametro di diversi piedi con una parete molto sottile. Al taglio, questo tubo dà una pellicola ampiamente utilizzata nell'industria dell'imballaggio per il confezionamento. In alternativa, il tubo può essere piegato in modo piatto per ottenere un foglio a due strati che può essere utilizzato per realizzare semplici sacchetti tagliando e sigillando. La Figura 5 fornisce un esempio di ventilazione locale appropriata in un processo di estrusione.

Figura 5. Estrusione di plastica con cappa di aspirazione locale e bagno d'acqua alla testa dell'estrusore

Ray woodcock

calandratura

In questo processo, una plastica viene alimentata a due o più rulli riscaldati e forzata in un foglio passando attraverso un punto di contatto tra due di tali rulli e successivamente raffreddata. Il foglio più spesso del film è realizzato in questo modo. Il foglio così realizzato viene impiegato in applicazioni industriali e domestiche e come materia prima nella fabbricazione di abbigliamento e articoli gonfiati come i giocattoli (vedi figura 6).

Figura 6. Cappe a tettoia per catturare le emissioni calde dai mulini di riscaldamento su un processo di calandratura

Ray woodcock

Soffiatura

Questo processo può essere considerato come una combinazione del processo di estrusione e termoformatura. Un tubo viene estruso verso il basso in uno stampo aperto; quando raggiunge il fondo, lo stampo viene chiuso attorno ad esso e il tubo viene espanso dalla pressione dell'aria. Così la plastica viene forzata ai lati dello stampo e la parte superiore e inferiore sigillate. Al raffreddamento, l'articolo viene prelevato dallo stampo. Questo processo produce articoli cavi di cui le bottiglie sono le più importanti.

La compressione e la resistenza all'urto di alcuni prodotti in plastica realizzati mediante soffiaggio possono essere notevolmente migliorate utilizzando tecniche di stiro-soffiaggio. Ciò si ottiene producendo una preforma che viene successivamente espansa dalla pressione dell'aria e stirata biassialmente. Ciò ha portato a un tale miglioramento della resistenza alla pressione di scoppio delle bottiglie in PVC che vengono utilizzate per bevande gassate.

Stampaggio rotazionale

Questo processo viene utilizzato per la produzione di articoli stampati riscaldando e raffreddando una forma cava che viene fatta ruotare per consentire alla gravità di distribuire polvere o liquido finemente suddiviso sulla superficie interna di quella forma. Gli articoli prodotti con questo metodo includono palloni da calcio, bambole e altri articoli simili.

Colata cinematografica

Oltre al processo di estrusione, i film possono essere formati estrudendo un polimero caldo su un tamburo di metallo lucidato a specchio, oppure una soluzione di polimero può essere spruzzata su un nastro in movimento.

Un'importante applicazione di alcune materie plastiche è il rivestimento della carta. In questo, un film di plastica fusa viene estruso su carta in condizioni in cui la plastica aderisce alla carta. Il cartone può essere rivestito allo stesso modo. La carta e il cartone così rivestiti sono ampiamente utilizzati negli imballaggi e il cartone di questo tipo viene utilizzato nella fabbricazione di scatole.

Termoformatura

Sotto questa voce sono raggruppate una serie di lavorazioni in cui una lastra di materiale plastico, il più delle volte termoplastico, viene riscaldata, generalmente in un forno, e dopo il fissaggio perimetrale viene forzata ad una forma prestabilita mediante pressione che può essere da pistoni ad azionamento meccanico o ad aria compressa o vapore. Per articoli molto grandi il foglio caldo “gommoso” viene movimentato con pinze sopra formatori. I prodotti così fabbricati includono apparecchi di illuminazione esterna, segnaletica stradale pubblicitaria e direzionale, bagni e altri articoli per toilette e lenti a contatto.

Formatura sottovuoto

Ci sono molti processi che rientrano in questa categoria generale, tutti aspetti della formatura termica, ma hanno tutti in comune il fatto che un foglio di plastica viene riscaldato in una macchina sopra una cavità, attorno al bordo della quale viene bloccato, e quando flessibile viene forzato per aspirazione nella cavità, dove assume una forma specifica e si raffredda. In una successiva operazione, l'articolo viene rifilato dal foglio. Questi processi producono contenitori a parete sottile molto economici di tutti i tipi, nonché articoli espositivi e pubblicitari, vassoi e articoli simili e materiali ammortizzanti per l'imballaggio di prodotti come torte fantasia, frutti di bosco e carne tagliata.

laminazione

In tutti i vari processi di laminazione, due o più materiali sotto forma di fogli vengono compressi per dare un foglio o pannello consolidato di proprietà speciali. Ad un estremo si trovano i laminati decorativi realizzati con resine fenoliche e amminiche, all'altro film complessi utilizzati negli imballaggi aventi, ad esempio, cellulosa, polietilene e lamina metallica nella loro costituzione.

Processi di tecnologia della resina

Questi includono la produzione di compensato, la fabbricazione di mobili e la costruzione di articoli grandi ed elaborati come carrozzerie di automobili e scafi di barche in fibra di vetro impregnata di poliestere o resine epossidiche. In tutti questi processi, una resina liquida viene fatta consolidare sotto l'azione del calore o di un catalizzatore e quindi legare insieme particelle discrete o fibre o pellicole o fogli meccanicamente deboli, ottenendo un pannello robusto di costruzione rigida. Queste resine possono essere applicate con tecniche di stratificazione manuale come pennello e immersione o a spruzzo.

Piccoli oggetti come souvenir e gioielli in plastica possono essere realizzati anche per fusione, dove la resina liquida e il catalizzatore vengono mescolati insieme e versati in uno stampo.

Processi di finitura

Inclusi in questa voce sono una serie di processi comuni a molte industrie, ad esempio l'uso di vernici e adesivi. Esistono, tuttavia, numerose tecniche specifiche utilizzate per la saldatura delle materie plastiche. Questi includono l'uso di solventi come idrocarburi clorurati, metiletilchetone (MEK) e toluene, che vengono utilizzati per incollare insieme fogli di plastica rigida per la fabbricazione generale, espositori pubblicitari e lavori simili. La radiazione a radiofrequenza (RF) utilizza una combinazione di pressione meccanica e radiazione elettromagnetica con frequenze generalmente comprese tra 10 e 100 mHz. Questo metodo è comunemente utilizzato per saldare insieme materiale plastico flessibile nella produzione di portafogli, valigette e passeggini per bambini (vedere il riquadro allegato). Le energie ultrasoniche vengono utilizzate anche in combinazione con la pressione meccanica per una gamma di lavoro simile.

Riscaldatori e sigillatori dielettrici RF

I riscaldatori e i sigillanti a radiofrequenza (RF) sono utilizzati in molte industrie per riscaldare, fondere o polimerizzare materiali dielettrici, come plastica, gomma e colla che sono isolanti elettrici e termici e difficili da riscaldare con metodi normali. I riscaldatori RF sono comunemente usati per sigillare cloruro di polivinile (ad esempio, produzione di prodotti in plastica come impermeabili, coprisedili e materiali da imballaggio); indurimento di colle utilizzate nella lavorazione del legno; goffratura e asciugatura di tessuti, carta, pelle e plastica; e polimerizzazione di molti materiali contenenti resine plastiche.

I riscaldatori RF utilizzano la radiazione RF nell'intervallo di frequenza da 10 a 100 MHz con una potenza di uscita da meno di 1kW a circa 100kW per produrre calore. Il materiale da riscaldare viene posto tra due elettrodi sotto pressione, e la potenza RF viene applicata per periodi che vanno da pochi secondi a circa un minuto, a seconda dell'utilizzo. I riscaldatori RF possono produrre campi elettrici e magnetici RF ad alta dispersione nell'ambiente circostante, soprattutto se gli elettrodi non sono schermati.

L'assorbimento dell'energia RF da parte del corpo umano può causare un riscaldamento localizzato e dell'intero corpo, che può avere effetti negativi sulla salute. La temperatura corporea può aumentare di 1 °C o più, il che può causare effetti cardiovascolari come aumento della frequenza cardiaca e della gittata cardiaca. Gli effetti localizzati includono cataratta oculare, conta spermatica ridotta nel sistema riproduttivo maschile ed effetti teratogeni nel feto in via di sviluppo.

I rischi indiretti includono ustioni da radiofrequenza da contatto diretto con parti metalliche del riscaldatore che sono dolorose, profonde e lente a guarire; intorpidimento della mano; ed effetti neurologici, tra cui la sindrome del tunnel carpale e gli effetti sul sistema nervoso periferico.

Controls

I due tipi fondamentali di controlli che possono essere utilizzati per ridurre i rischi derivanti dai riscaldatori RF sono le pratiche di lavoro e la schermatura. La schermatura, ovviamente, è preferibile, ma anche adeguate procedure di manutenzione e altre pratiche lavorative possono ridurre l'esposizione. È stato utilizzato anche un controllo amministrativo per limitare la quantità di tempo in cui l'operatore è esposto.

Le corrette procedure di manutenzione o riparazione sono importanti perché la mancata reinstallazione corretta della schermatura, degli interblocchi, dei pannelli dell'armadio e dei dispositivi di fissaggio può provocare un'eccessiva dispersione RF. Inoltre, l'alimentazione elettrica al riscaldatore deve essere scollegata e bloccata o contrassegnata per proteggere il personale addetto alla manutenzione.

I livelli di esposizione dell'operatore possono essere ridotti mantenendo le mani e la parte superiore del corpo dell'operatore il più lontano possibile dal riscaldatore RF. I pannelli di controllo dell'operatore per alcuni riscaldatori automatizzati sono posizionati a distanza dagli elettrodi del riscaldatore utilizzando vassoi navetta, tavoli girevoli o nastri trasportatori per alimentare il riscaldatore.

L'esposizione del personale operativo e non operativo può essere ridotta misurando i livelli RF. Poiché i livelli RF diminuiscono con l'aumentare della distanza dal riscaldatore, attorno a ciascun riscaldatore è possibile identificare un'"area di rischio RF". I lavoratori possono essere avvisati di non occupare queste aree pericolose quando il riscaldatore RF è in funzione. Ove possibile, devono essere utilizzate barriere fisiche non conduttive per mantenere le persone a distanza di sicurezza.

Idealmente, i riscaldatori RF dovrebbero avere uno schermo a scatola attorno all'applicatore RF per contenere la radiazione RF. Lo schermo e tutti i giunti devono avere un'elevata conduttività per le correnti elettriche interne che scorreranno nelle pareti. Dovrebbero esserci meno aperture possibili nello scudo e dovrebbero essere piccole quanto è pratico per il funzionamento. Le aperture devono essere dirette lontano dall'operatore. Le correnti nella schermatura possono essere ridotte al minimo avendo conduttori separati all'interno dell'armadio per condurre correnti elevate. Il riscaldatore deve essere adeguatamente messo a terra, con il filo di terra nello stesso tubo della linea elettrica. Il riscaldatore deve disporre di interblocchi adeguati per evitare l'esposizione ad alte tensioni ed elevate emissioni RF.

È molto più semplice incorporare questa schermatura nei nuovi progetti di riscaldatori RF da parte del produttore. Il retrofit è più difficile. Gli involucri delle scatole possono essere efficaci. Anche una corretta messa a terra può spesso essere efficace nel ridurre le emissioni RF. Le misurazioni RF devono essere effettuate con attenzione in seguito per garantire che le emissioni RF siano state effettivamente ridotte. La pratica di racchiudere il riscaldatore in una stanza rivestita di schermo metallico può effettivamente aumentare l'esposizione se anche l'operatore si trova in quella stanza, sebbene riduca le esposizioni all'esterno della stanza.

Fonte: ICNIRP in corso di stampa.

Pericoli e loro prevenzione

Produzione di polimeri

I rischi particolari dell'industria dei polimeri sono strettamente correlati a quelli dell'industria petrolchimica e dipendono in larga misura dalle sostanze utilizzate. I rischi per la salute delle singole materie prime si trovano altrove in questo Enciclopedia. Il pericolo di incendio ed esplosione è un pericolo generale importante. Molti processi di polimero/resina presentano un rischio di incendio ed esplosione a causa della natura delle materie prime primarie utilizzate. Se non vengono prese adeguate misure di sicurezza, a volte c'è il rischio durante la reazione, generalmente all'interno di edifici parzialmente chiusi, di gas o liquidi infiammabili che fuoriescono a temperature superiori al loro punto di infiammabilità. Se le pressioni coinvolte sono molto elevate, si dovrebbe prevedere un adeguato sfiato nell'atmosfera. Potrebbe verificarsi un eccessivo accumulo di pressione dovuto a reazioni esotermiche inaspettatamente rapide e la manipolazione di alcuni additivi e la preparazione di alcuni catalizzatori potrebbe aumentare il rischio di esplosione o incendio. L'industria ha affrontato questi problemi e in particolare per quanto riguarda la produzione di resine fenoliche ha prodotto note guida dettagliate sull'ingegneria della progettazione degli impianti e sulle procedure operative sicure.

Lavorazione delle materie plastiche

L'industria della lavorazione della plastica presenta rischi di lesioni a causa dei macchinari utilizzati, rischi di incendio a causa della combustibilità delle materie plastiche e delle loro polveri e rischi per la salute a causa delle numerose sostanze chimiche utilizzate nell'industria.

Infortuni

L'area principale per gli infortuni è nel settore della lavorazione della plastica dell'industria della plastica. La maggior parte dei processi di trasformazione delle materie plastiche dipende quasi interamente dall'utilizzo di macchinari. Di conseguenza i pericoli principali sono quelli associati all'uso di tali macchinari, non solo durante il normale funzionamento ma anche durante la pulizia, l'impostazione e la manutenzione delle macchine.

Le presse a compressione, transfer, iniezione e soffiaggio sono tutte dotate di piastre di pressatura con una forza di bloccaggio di molte tonnellate per centimetro quadrato. Devono essere montate protezioni adeguate per evitare amputazioni o lesioni da schiacciamento. Ciò si ottiene generalmente racchiudendo le parti pericolose e interbloccando eventuali ripari mobili con i comandi della macchina. Una protezione interbloccata non dovrebbe consentire movimenti pericolosi all'interno dell'area protetta con la protezione aperta e dovrebbe arrestare le parti pericolose o invertire il movimento pericoloso se la protezione viene aperta durante il funzionamento della macchina.

Laddove esiste un grave rischio di lesioni ai macchinari, come i piani delle macchine per lo stampaggio, e l'accesso regolare all'area di pericolo, è necessario uno standard di interblocco più elevato. Ciò può essere ottenuto mediante una seconda disposizione di interblocco indipendente sulla protezione per interrompere l'alimentazione e impedire un movimento pericoloso quando è aperta.

Per i processi che coinvolgono fogli di plastica, un rischio comune riscontrato dai macchinari è rappresentato dalle trappole in corsa tra i rulli o tra i rulli e il foglio in lavorazione. Questi si verificano sui rulli tenditori e sui dispositivi di traino negli impianti di estrusione e nelle calandre. La messa in sicurezza può essere ottenuta mediante l'utilizzo di un dispositivo di scatto, opportunamente posizionato, che porti immediatamente a fermo i rulli o inverta il moto pericoloso.

Molte delle macchine per la lavorazione della plastica funzionano a temperature elevate e si possono verificare gravi ustioni se parti del corpo entrano in contatto con metallo o plastica calda. Ove possibile, tali parti dovrebbero essere protette quando la temperatura supera i 50 ºC. Inoltre, i blocchi che si verificano sulle presse ad iniezione e sugli estrusori possono liberarsi violentemente. Quando si tenta di liberare tappi di plastica congelati, è necessario seguire un sistema di lavoro sicuro, che dovrebbe includere l'uso di guanti adeguati e protezione per il viso.

La maggior parte delle moderne funzioni delle macchine sono ora controllate da un controllo elettronico programmato o da sistemi informatici che possono anche controllare dispositivi di decollo meccanico o sono collegati a robot. Sulle nuove macchine c'è meno necessità che un operatore si avvicini alle aree pericolose e ne consegue che la sicurezza delle macchine dovrebbe migliorare di conseguenza. C'è, tuttavia, una maggiore necessità che setter e ingegneri si avvicinino a queste parti. È quindi essenziale che venga istituito un adeguato programma di lockout/tagout prima di eseguire questo tipo di lavoro, in particolare laddove non sia possibile ottenere una protezione completa da parte dei dispositivi di sicurezza della macchina. Inoltre, dovrebbero essere progettati e concepiti adeguati sistemi di backup o di emergenza per far fronte a situazioni in cui il controllo programmato fallisce per qualsiasi motivo, ad esempio durante l'interruzione dell'alimentazione.

È importante che le macchine siano adeguatamente disposte in officina con buoni spazi di lavoro liberi per ciascuna. Questo aiuta a mantenere elevati standard di pulizia e ordine. Anche le macchine stesse dovrebbero essere manutenute correttamente e i dispositivi di sicurezza dovrebbero essere controllati regolarmente.

Una buona pulizia è essenziale e si dovrebbe prestare particolare attenzione a mantenere puliti i pavimenti. Senza la pulizia ordinaria, i pavimenti saranno gravemente contaminati dall'olio della macchina o dai granuli di plastica versati. Dovrebbero essere presi in considerazione e forniti anche metodi di lavoro, inclusi mezzi di accesso sicuri alle aree al di sopra del livello del pavimento.

Dovrebbe essere previsto un adeguato distanziamento anche per lo stoccaggio delle materie prime e dei prodotti finiti; queste aree dovrebbero essere chiaramente designate.

Le materie plastiche sono buoni isolanti elettrici e, per questo motivo, le cariche statiche possono accumularsi sui macchinari su cui viaggiano fogli o pellicole. Queste cariche possono avere un potenziale sufficientemente elevato da causare un grave incidente o fungere da fonti di accensione. Per ridurre queste cariche devono essere utilizzati eliminatori statici e parti metalliche opportunamente messe a terra o messe a terra.

Sempre più spesso, il materiale plastico di scarto viene rielaborato utilizzando granulatori e miscelato con nuovo stock. I granulatori devono essere completamente chiusi per impedire qualsiasi possibilità di raggiungere i rotori attraverso le aperture di scarico e alimentazione. Il design delle aperture di alimentazione su macchine di grandi dimensioni dovrebbe essere tale da impedire l'ingresso di tutto il corpo. I rotori funzionano ad alta velocità e le coperture non devono essere rimosse finché non si sono arrestate. Se sono montate protezioni ad incastro, dovrebbero impedire il contatto con le lame fino a quando non si sono completamente arrestate.

Rischi di incendio ed esplosione

Le materie plastiche sono materiali combustibili, sebbene non tutti i polimeri supportino la combustione. In forma di polvere finemente suddivisa, molti possono formare concentrazioni esplosive nell'aria. Laddove questo rappresenta un rischio, le polveri devono essere controllate, preferibilmente in un sistema chiuso, con sufficienti pannelli di sfogo che sfoghino a bassa pressione (circa 0.05 bar) in un luogo sicuro. Una scrupolosa pulizia è indispensabile per evitare accumuli nei locali di lavoro che possano disperdersi nell'aria e provocare una seconda esplosione.

I polimeri possono essere soggetti a degradazione termica e pirolisi a temperature non molto superiori alle normali temperature di lavorazione. In queste circostanze, pressioni sufficienti possono accumularsi nel cilindro di un estrusore, ad esempio, per espellere plastica fusa e qualsiasi tappo solido di plastica causando un blocco iniziale.

I liquidi infiammabili sono comunemente usati in questo settore, ad esempio come vernici, adesivi, detergenti e nella saldatura a solvente. Anche le resine in fibra di vetro (poliestere) sviluppano vapori di stirene infiammabili. Le scorte di tali liquidi dovrebbero essere ridotte al minimo nel laboratorio e conservate in un luogo sicuro quando non vengono utilizzate. Le aree di stoccaggio dovrebbero includere luoghi sicuri all'aria aperta o un deposito resistente al fuoco.

I perossidi utilizzati nella produzione di resine in vetroresina (GRP) devono essere stoccati separatamente da liquidi infiammabili e altri materiali combustibili e non sottoposti a temperature estreme poiché sono esplosivi se riscaldati.

Rischi per la salute

Esistono numerosi potenziali rischi per la salute associati alla lavorazione della plastica. Le materie plastiche grezze sono raramente utilizzate da sole e dovrebbero essere prese opportune precauzioni per quanto riguarda gli additivi utilizzati nelle varie formulazioni. Gli additivi utilizzati includono saponi di piombo in PVC e alcuni coloranti organici e al cadmio.

Esiste un rischio significativo di dermatite da liquidi e polveri solitamente da "sostanze chimiche reattive" come resine fenoliche formaldeide (prima della reticolazione), uretani e resine poliestere insature utilizzate nella produzione di prodotti in vetroresina. Indossare indumenti protettivi adeguati.

È possibile che si generino fumi dalla degradazione termica dei polimeri durante la lavorazione a caldo. I controlli tecnici possono ridurre al minimo il problema. Particolare attenzione, tuttavia, deve essere prestata per evitare l'inalazione di prodotti di pirolisi in condizioni avverse, ad esempio durante lo spurgo del cilindro dell'estrusore. Potrebbero essere necessarie condizioni di buon LEV. Si sono verificati problemi, ad esempio, quando gli operatori sono stati sopraffatti dal gas di acido cloridrico e hanno sofferto di "febbre da fumi di polimero" a seguito del surriscaldamento rispettivamente di PVC e politetrafluoretilene (PTFE). La scatola allegata descrive in dettaglio alcuni prodotti di decomposizione chimica della plastica.

Norbert Liechtenstein

¹ L'uso è interrotto.
² Non è stato possibile rilevarlo con la tecnica analitica utilizzata (GC/MS) ma è noto dalla letteratura.

Esiste anche il pericolo di inalazione di vapori tossici da alcune resine termoindurenti. L'inalazione di isocianati usati con resine poliuretaniche può portare a polmonite chimica e asma grave e, una volta sensibilizzate, le persone dovrebbero essere trasferite a un lavoro alternativo. Un problema simile esiste con le resine di formaldeide. In entrambi questi esempi è necessario uno standard elevato di LEV. Nella fabbricazione di articoli in vetroresina si sprigionano notevoli quantità di vapori di stirene e questo lavoro deve essere svolto in condizioni di buona ventilazione generale del locale di lavoro.

Ci sono anche alcuni rischi che sono comuni a un certo numero di industrie. Questi includono l'uso di solventi per la diluizione o per gli scopi menzionati in precedenza. Gli idrocarburi clorurati sono comunemente usati per la pulizia e l'incollaggio e senza un'adeguata ventilazione di scarico le persone possono soffrire di narcosi.

Lo smaltimento dei rifiuti di plastica mediante combustione deve essere effettuato in condizioni attentamente controllate; ad esempio, PTFE e uretani dovrebbero trovarsi in un'area in cui i fumi vengono scaricati in un luogo sicuro.

Durante l'uso dei granulatori si ottengono generalmente livelli di rumore molto elevati, che possono portare alla perdita dell'udito degli operatori e delle persone che lavorano nelle vicinanze. Questo pericolo può essere limitato separando questa apparecchiatura da altre aree di lavoro. Preferibilmente i livelli di rumore dovrebbero essere ridotti alla fonte. Ciò è stato ottenuto con successo rivestendo il granulatore con materiale fonoassorbente e montando deflettori all'apertura di alimentazione. Potrebbe anche esserci un pericolo per l'udito creato dal suono udibile prodotto dalle saldatrici a ultrasuoni come normale accompagnamento delle energie ultrasoniche. Gli involucri idonei possono essere progettati per ridurre i livelli di rumore ricevuti e possono essere interbloccati per prevenire un rischio meccanico. Come standard minimo, le persone che lavorano in aree ad alto livello di rumore dovrebbero indossare un'adeguata protezione dell'udito e dovrebbe esserci un adeguato programma di conservazione dell'udito, compresi i test audiometrici e la formazione.

Anche le ustioni sono un pericolo. Alcuni additivi e catalizzatori per la produzione e la lavorazione della plastica possono essere altamente reattivi al contatto con aria e acqua e possono facilmente causare ustioni chimiche. Ovunque vengano movimentati o trasportati termoplastici fusi esiste il pericolo di schizzi di materiale caldo e conseguenti ustioni e scottature. La gravità di queste ustioni può essere aumentata dalla tendenza dei termoplastici caldi, come la cera calda, ad aderire alla pelle.

I perossidi organici sono irritanti e possono causare cecità se spruzzati negli occhi. È necessario indossare una protezione per gli occhi adeguata.

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