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Un processo di reazione richiede molto più che semplicemente trattenere e miscelare i materiali. Un serbatoio di stoccaggio convenzionale o un recipiente di miscelazione di base può essere sufficiente per una semplice miscelazione, ma i processi più impegnativi possono riscontrare una miscelazione non uniforme, un controllo inadeguato della temperatura, una compatibilità dei materiali inadeguata, perdite attorno alla tenuta meccanica o limitazioni di pressione e vuoto. Questi problemi possono influenzare direttamente la consistenza della reazione, la purezza del prodotto, la durata del ciclo e i requisiti di manutenzione.
Un serbatoio di reazione in acciaio inossidabile è progettato per fornire un ambiente controllato per il riscaldamento, il raffreddamento, la miscelazione e, quando richiesto, il funzionamento a pressione o a vuoto. Per la produzione chimica, farmaceutica, alimentare, biotecnologica, cosmetica, di resine e di chimica fine, il recipiente giusto deve essere selezionato in base al processo effettivo piuttosto che in base alle dimensioni del serbatoio o al peso dell'acciaio inossidabile.
Per gli acquirenti che confrontano il prezzo del serbatoio di reazione in acciaio inossidabile con quello dei produttori di serbatoi di reazione in acciaio inossidabile, la domanda chiave non è quindi semplicemente quanto costa il serbatoio. Dipende se la configurazione del serbatoio, i materiali, i sistemi meccanici, i controlli e la qualità di produzione sono adatti al processo previsto.
Il primo passo è definire i requisiti del processo. Prima di selezionare il serbatoio è necessario stabilire il volume del lotto, la viscosità, l'intervallo di temperatura, le condizioni di pressione o vuoto, la compatibilità dei materiali, la richiesta di trasferimento di calore e le prestazioni di miscelazione richieste.
SS304 e SS316/316L sono scelte comuni, ma non devono essere trattate come materiali intercambiabili.
L'SS304 può essere adatto a molte applicazioni generiche in cui il mezzo di processo non crea significativi problemi di compatibilità. SS316/316L può essere selezionato quando la formulazione o le condizioni di pulizia richiedono una maggiore resistenza ad ambienti corrosivi specifici.
La gradazione corretta dipende dal mezzo effettivo, dalla concentrazione, dalla temperatura, dai prodotti chimici per la pulizia e dalle condizioni operative. Per le applicazioni farmaceutiche, alimentari e ad elevata purezza, la selezione può comportare anche requisiti di qualità della saldatura, condizioni della superficie interna, pulibilità e tracciabilità.
Un produttore professionista dovrebbe essere in grado di spiegare perché un particolare tipo di acciaio inossidabile è appropriato per il processo piuttosto che limitarsi a consigliare un materiale più costoso.
L'agitatore ha un'influenza diretta sulla qualità della reazione. Materiali diversi richiedono approcci di miscelazione diversi. Liquidi a bassa viscosità, formulazioni viscose, solidi sospesi e prodotti sensibili al taglio non richiedono necessariamente la stessa configurazione della girante.
La scelta dell'agitatore dovrebbe considerare la viscosità, la densità, il contenuto di solidi, il volume del lotto, la circolazione richiesta, i requisiti di dispersione e le condizioni di trasferimento di calore. Anche la velocità di miscelazione dovrebbe essere valutata come parte del processo completo piuttosto che trattata come una specifica isolata.
La geometria del serbatoio, la posizione dell'agitatore, l'allineamento dell'albero, il design della girante e la configurazione interna lavorano insieme. Un allineamento meccanico inadeguato o un agitatore inadeguato possono aumentare le vibrazioni, creare zone morte e ridurre la consistenza della miscelazione.
La tenuta meccanica è un altro importante punto ingegneristico. Perdite, contaminazione e problemi di manutenzione possono verificarsi quando il sistema di tenuta non soddisfa le condizioni del processo.
A seconda dell'applicazione, gli acquirenti potrebbero dover valutare la disposizione della tenuta meccanica, la temperatura operativa, le condizioni di pressione o vuoto, la compatibilità dei materiali e i requisiti di pulizia.
La finitura della superficie interna è altrettanto importante nei processi in cui la ritenzione dei residui e la pulibilità sono importanti. Le applicazioni farmaceutiche, alimentari, biotecnologiche e cosmetiche possono porre maggiore enfasi sulla qualità della saldatura e sulle condizioni della superficie interna poiché le aree ruvide o scarsamente rifinite possono rendere la pulizia più difficile e creare luoghi di accumulo di materiale.
Un serbatoio di reazione incamiciato utilizza uno spazio di trasferimento di calore attorno al recipiente per trasferire l'energia termica tra il materiale di processo e un mezzo di riscaldamento o raffreddamento. Ciò consente all'operatore di controllare la temperatura del processo mentre la miscelazione continua all'interno del serbatoio.
La configurazione di riscaldamento o raffreddamento appropriata dipende dal servizio di trasferimento termico richiesto, dalla temperatura di processo, dalle caratteristiche del materiale e dal ciclo di produzione. Una camicia può essere sufficiente per un'applicazione, mentre un altro processo può richiedere una diversa disposizione di trasferimento del calore.
Il controllo della temperatura dipende anche da qualcosa di più della giacca stessa. Sensori, valvole di controllo, strumentazione di processo, condizioni di circolazione e logica di controllo influiscono tutti sulla precisione con cui può essere mantenuta la temperatura di processo.
Per resina, rivestimenti, adesivi, prodotti chimici fini e altri materiali sensibili alla temperatura, il riscaldamento e il raffreddamento controllati possono influenzare la viscosità, la velocità di reazione e la consistenza del prodotto finale.
Non tutte le reazioni richiedono un recipiente resistente alla pressione o con capacità di vuoto. Queste funzioni dovrebbero essere specificate quando fanno parte del processo vero e proprio.
Il funzionamento sotto vuoto può essere utile quando un processo prevede la deaerazione, la rimozione del solvente, l'evaporazione o altre operazioni eseguite al di sotto della pressione atmosferica. Può essere necessaria una costruzione resistente alla pressione quando la fase di reazione o di lavorazione funziona al di sopra della pressione atmosferica.
In entrambi i casi, la progettazione del recipiente, lo spessore delle pareti, le chiusure, gli ugelli, le guarnizioni, la strumentazione e le disposizioni di sicurezza devono essere considerati come un sistema completo. Gli acquirenti non devono dare per scontato che l'aggiunta di una connessione per il vuoto renda automaticamente un serbatoio di miscelazione standard adatto al servizio di vuoto.
Anche gli standard di progettazione applicabili e i requisiti di certificazione devono essere confermati in base al luogo e al processo di installazione. I riferimenti ad ASME, PED, GMP o altri standard dovrebbero basarsi sull'effettivo ambito di applicazione e sulla documentazione di supporto del produttore, piuttosto che essere utilizzati come affermazioni di marketing generiche.
Per la produzione alimentare, farmaceutica, biotecnologica e cosmetica, i requisiti di pulizia possono influenzare in modo significativo la progettazione del serbatoio.
I requisiti relativi al CIP possono influenzare la geometria interna, la disposizione di spruzzatura o pulizia, la finitura superficiale, le valvole, i collegamenti e la strumentazione. Laddove il trattamento igienico è importante, questi dettagli dovrebbero essere stabiliti in fase di progettazione.
Il controllo del processo può variare dal monitoraggio di base della temperatura e della velocità al controllo integrato basato su PLC, a seconda dei requisiti di produzione. Il controllo automatizzato può coordinare funzioni quali agitazione, regolazione della temperatura, riscaldamento o raffreddamento e altri parametri di processo.
Il giusto livello di automazione dipende dal processo. Una maggiore automazione non significa automaticamente attrezzature migliori se il processo non lo richiede. L’obiettivo dovrebbe essere un funzionamento ripetibile e controllabile.
Non esiste un modo significativo per determinare il prezzo del serbatoio di reazione in acciaio inossidabile basandosi esclusivamente sulla capacità. Due navi con volumi simili possono avere prezzi sostanzialmente diversi perché i loro requisiti tecnici e le loro configurazioni sono diversi.
Importanti fattori di costo includono:
Volume del serbatoio e costruzione complessiva della nave
Selezione materiale SS304 o SS316/316L
Spessore delle pareti e requisiti strutturali
Requisiti di progettazione di pressione o vuoto
Tipo di agitatore e configurazione dell'azionamento
Sistema di riscaldamento e raffreddamento
Sistema di tenuta meccanica e tenuta dell'albero
Requisiti di trattamento e lucidatura della superficie interna
Valvole, ugelli, porte e connessioni al processo
Temperatura, pressione e altra strumentazione
PLC o altri requisiti di automazione
Configurazione relativa a CIP/SIP, ove applicabile
Test, ispezione, documentazione e requisiti di certificazione applicabili
Ingegneria e personalizzazione su misura del cliente
Questo è il motivo per cui confrontare i fornitori solo in base al peso dell’acciaio inossidabile o alla capacità nominale del serbatoio può produrre conclusioni fuorvianti. Un preventivo iniziale più basso può escludere importanti componenti di processo o requisiti tecnici che in seguito diventeranno costi aggiuntivi.
Il confronto più utile è la configurazione totale e il costo totale di proprietà, inclusa la manutenzione, la pulizia, la sostituzione di guarnizioni o componenti, l'affidabilità del processo e l'idoneità dell'attrezzatura per le condizioni di produzione previste.
Un produttore capace di serbatoi di reazione in acciaio inossidabile dovrebbe contribuire più della semplice fabbricazione. Il produttore dovrebbe essere in grado di tradurre i requisiti del processo in un progetto pratico del recipiente.
Gli acquirenti dovrebbero esaminare se il fornitore può fornire documentazione e prove adeguate che coprano:
Certificati dei materiali e tracciabilità dei materiali
Procedure di saldatura e registri di ispezione della saldatura
Informazioni sul design di canottiere e giacche
Ingegneria dell'agitatore e allineamento degli alberi
Scelta della tenuta meccanica
Test di pressione o vuoto ove applicabile
Ispezione della superficie interna e registrazioni delle finiture
Documentazione della strumentazione e del sistema di controllo
Configurazione del controllo PLC ove richiesto
Test di fabbrica e registrazioni delle ispezioni finali
Il processo di progettazione del produttore è particolarmente importante per le apparecchiature personalizzate. Un fornitore affidabile dovrebbe valutare le dimensioni del lotto, la viscosità, la temperatura operativa, i requisiti di pressione o vuoto, i mezzi corrosivi, le caratteristiche di miscelazione e la domanda di trasferimento di calore prima di finalizzare il progetto.
RUMI Technology si avvicina a questo tipo di apparecchiature grazie alla sua più ampia esperienza nelle apparecchiature chimiche e nelle soluzioni di processo. Dal lancio del suo primo sistema di dosaggio ad alta precisione sviluppato internamente e di apparecchiature di miscelazione ad alta efficienza nel 2018, RUMI si è concentrata su apparecchiature per la chimica fine e soluzioni personalizzate per settori quali vernici e inchiostri, resina e nuovi materiali, nuova energia e compositi.
Il suo sistema di produzione e qualità comprende test in fabbrica e supporto post-vendita, con l'azienda che dichiara un processo di test in fabbrica di 72 ore e una risposta post-vendita 24 ore su 24, oltre alle certificazioni ISO9001 e CE. Queste funzionalità sono rilevanti quando gli acquirenti necessitano di apparecchiature che devono integrare miscelazione, dosaggio, gestione della temperatura e controllo del processo anziché funzionare come un contenitore isolato.
Quando si seleziona un serbatoio di reazione in acciaio inossidabile, la sequenza più affidabile è iniziare con il processo piuttosto che con il preventivo.
Definire prima il materiale e i suoi requisiti di compatibilità. Quindi stabilire il volume del lotto, la viscosità, la temperatura, le condizioni di pressione o vuoto e la domanda di trasferimento di calore. Da questi parametri, il produttore può determinare il grado di acciaio inossidabile, la struttura del recipiente, l'agitatore, la configurazione di miscelazione, la tenuta dell'albero, la camicia o altro sistema di trasferimento del calore, la strumentazione e l'architettura di controllo appropriati.
Solo dopo aver stabilito questi requisiti gli acquirenti potranno confrontare i prezzi dei serbatoi di reazione in acciaio inossidabile tra i produttori.
Per la produzione chimica, farmaceutica, alimentare, biotecnologica, di resine e di chimica fine, la migliore attrezzatura non è necessariamente la nave con il prezzo di acquisto più basso. È la configurazione che fornisce l'ambiente di reazione richiesto, può essere prodotta e testata secondo i requisiti applicabili e rimane pratica da utilizzare e mantenere per tutta la sua durata di servizio.
