Il fluire dell'acido solforico

Materie:	Appunti
Categoria:	Chimica
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Data:	27.04.2001
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LAVORO DI GRUPPO RIGUARDANTE T.P.C.
CLASSE: 4^ CHIM 1
2000/2001
Il problema proposto dalla nostra insegnante è il seguente:
Permettere di far fluire dell’acido solforico da un serbatoio al reattore con possibilità di intercettazione e regolazione manuale della portata.
Per procedere alla risoluzione del suddetto problema dobbiamo considerare diversi aspetti sia chimici che fisici della sostanza che si vuol far fluire, infatti la scelta dei tubi, dei raccordi (strutture che non ci interessano da vicino) e della valvola è influenzata da diversi parametri.
I parametri sono i seguenti:
1) concentrazione assoluta dell’acido solforico utilizzato.
2) Eventuale presenza di aria/acqua o agenti ossidanti che rendono l’acido più corrosivo.
3) Temperatura e pressione del fluido.
Inizieremo trattando le possibili TUBAZIONI e COLLEGAMENTI che potrebbero essere utilizzate.
TUBAZIONI .
Le possibili soluzioni per la scelta dei materiali sono infinitamente vaste, non avendo anche la tipologia dell’acido solforico, oltre alle caratteristiche sopra elencate.
Noi proporremo quindi una lista inerente ai materiali impiegabili per le tipologie di acido solforico solitamente più richieste nelle produzioni chimiche.
ACIDO SOLFORICO FUMANTE.
L’acido fumante ha una forte aggressività, considerando che la sua densità è superiore all’80% in peso; perciò si abdica a favore di leghe metalliche che assicurano affidabilità e resistenza (nonché sicurezza, considerando il tipo di acido da utilizzare).
GNI = lega di ghisa e nichel al 2%
GNR = ghisa ni resist
C = acciaio al carbonio
HB = hastelloy B
Hy = folon
Si preferisce consigliare comunque una lega di acciao al carbonio che assicura una prestazione ottimale.
ACIDO SOLFORICO CON DENSITA’ COMPRESA TRA 55% e 80%
Tali tipi di acidi, essendo meno corrosivi non necessitano di grande ricercatezza per quanto riguarda lo studio dei materiali impiegabili, per tale motivo sono consigliabili due tipi di leghe collaudate ad alte temperature e alte pressioni
AL = alluminio rinforzato
V = viton
ACIDO SOLFORICO CON DENSITA’ INFERIORE DEL 55%
Unica lega metallica consigliabile
MO= monel.
Tutti i tipi di materiale consigliati e impiegati per la costruzione di tubature hanno una penetrazione annua ( quantità di corrosione) inferiore a 0,00005 mm/anno.
Parleremo brevemente anche dei collegamenti possibili e del serbatoio che potrebbe fungere da contenitore prima della flussione.
COLLEGAMENTI.
Essendo l’acido solforico un acido, non è possibile utilizzare PVC.
Si potrebbero usare 2 tipi di materiali:
Il DYTEX, polimero più resistente , ma anche più costoso perché importato in Italia grazie ad un ‘industria tedesca.
Il PVDS ( policloruro di vinilidene) prodotto mano sicuro e meno costoso.
SERBATOI.
Come serbatoio , noi le consigliamo una CISTERNA DI CONTENIMENTO SERIE WJ1.
Questa cisterna è realizzata in cemento ( caratteristica che la differenzia dalle altre cisterna classiche) e consiste in due cisterne indipendenti, totalmente anticorrosione.
La cisterna di stoccaggio è automaticamente centrata in quella di contenimento; che porta una semplicità nell’istallazione.
Questo modello non necessità di muratura e ciò permette un notevole guadagno di spazio e di tempo in caso di spostamento della cisterna a causa di una riorganizzazione del posto di lavoro.
Questa cisterna garantisce anche la massima sicurezza grazie al nuovo materiale di costruzione, allo svuotamento per aspirazione e al controllo costante e garantito grazie al rilevatore elettrico all’interno della cisterna (l’ultima strumentazione è opzionale!)
Il rivestimento garantisce una resistenza da – 40° a + 50° C, con un isolamento da acqua piovana o altri liquidi corrosivi.
LE PORTATE:
WJ1 CLASSE A SERIE 1 = 1000 L PESO APPROSSIMATIVO A 50 Kg
WJ1 CLASSE A SERIE VL = 1500 L PESO APPROSSIMATIVO A 80 Kg
WJ1 CLASSE A SERIE W = dai 3500 a 9000 L PESO APPROS. DA 130 A 400 Kg
WJ1 CLASSE A SERIE INDUSTRIA = dai 10000 AI 50000 L PESO APPROS. DA 400 A 2000Kg
LE VALVOLE.
Adesso ci occupiamo del nostro problema principale, ovvero l’utilizzo di una valvola che faccia fluire l’acido al reattore.
Per il flusso di acido sono consigliabili tre diversi tipi di valvole.
Se la regolazione del fluido è grossolana, può essere utilizzata una normale valvola a farfalla, sfera o a saracinesca, se invece la regolazione deve essere fine si possono usare valvole a spillo o a disco.
La valvola a sfera, a farfalla o a saracinesca permettono intercettazione e grossolana regolazione, ma la valvola a saracinesca permette una regolazione un po’ più precisa degli altri due tipi, una regolazione parziale.
Le ultime valvole nominate permettono una regolazione fine, ovvero molto precisa, e consentono anche una tenuta maggiore ma perché il fluido non entra in contatto con le parti mobili della valvola, ma una elevata perdita di carico.
Tutti i tipi di valvole comunque devono essere in ghisa o acciaio al carbonio (in base alla concentrazione dell’acido) e potrebbero avere un rivestimento interno in FEP o PFA o PTFE.
Noi proponiamo alcuni modelli di valvole:
Valvole a farfalla:
SERIE CJ MANUALE = Portata massima 100 L/s
Pressione massima 150 atm.
Materiali: ghisa, acciaio rivestito.
Valvole a saracinesca:
SERIE VB MANUALE = Portata massima 180L/s
Pressione massima 180 atm.
Materiali: bronzo, acciaio al carbonio.

Una precisazione da fare riguardo alle valvole nominate per ultimo (ovvero valvola a disco e valvola a spillo): queste valvole vengono utilizzate nei sistemi di controllo automatico, quindi non sono di regolazione manuale, ma bensì sono elettriche o azionate da aria compressa. Questa considerazione non è coerente con la richiesta di una valvola manuale!