Molte reazioni chimiche che vengono effettuate a pressioni elevate richiedono la fornitura di una quantità precisa di solventi organici, per esempio per scopi di estrazione. Per sostituire i solventi organici tradizionali vengono considerate alternative più verdi e più efficaci come i gas liquefatti. Un gas liquefatto è un gas a pressione atmosferica e temperatura ambiente che viene convertito in liquido mediante raffreddamento o compressione. Ad esempio, l’anidride carbonica liquefatta (CO₂) è un eccellente solvente di estrazione per i composti chimici non polari o può essere utilizzata per pulire i wafer. Inoltre, il propano e l’isobutano liquefatti sono usati come solventi nella produzione di polipropilene (PP) e polietilene ad alta densità (HDPE).

La difficoltà di manipolare queste sostanze liquide/gassose e la mancanza di precisione di dosaggio hanno rappresentato ostacoli tipici per l’utilizzo di gas liquefatti nelle applicazioni tecniche. In ogni caso, combinando i controllori di flusso di massa Bronkhorst Coriolis con le pompe ad alta pressione WADose, è disponibile, per il dosaggio di gas liquefatti a basso flusso, una soluzione semplice già completa.

Richieste di applicazione

I gas liquefatti devono essere dosati in stato liquefatto all’applicazione pertinente che opera a elevate pressioni (fino a varie centinaia di bar). Per un dosaggio preciso dei gas liquefatti, le condizioni di processo, specialmente pressione e temperatura, devono essere tali da evitare il degassamento del liquido. In particolare a flussi bassi, si dovrebbe verificare che la quantità di liquido richiesto sia effettivamente dosata.

Punti fondamentali

• Evitare il degassamento dei liquidi
• Dosaggio a elevate pressioni
• Misurazione precisa del liquido dosato con flussi bassi

Soluzione di processo

La soluzione di processo per dosare i gas liquefatti consiste in una pompa WADose HP Lite con scambiatore di calore collegato, combinato con un controllore di flusso di massa Coriolis Bronkhorst e un misuratore di pressione EL-PRESS. La funzione dello scambiatore di calore è quella di raffreddare la testa della pompa al di sotto della temperatura di congelamento, per stimolare la formazione di liquido e per prevenire la cavitazione e il degassamento. Ciò serve a evitare variazioni della pressione e un flusso di liquido instabile quando i composti chimici vengono dosati. Come protocollo di comunicazione standard tra la pompa e il controllore di flusso di massa viene usato Flowbus.

La combinazione della pompa a pistoni WADose e del controllore di flusso di massa Coriolis permette il dosaggio preciso dei gas liquefatti. Le pompe a pistoni a sé stanti non sono strette ermeticamente e nel tempo presentano usura. Pertanto, il loro setpoint può discostarsi dalla reale quantità di un composto chimico dosato che è specialmente in gioco quando si dosano flussi bassi nel range di ml/min. Nell’attuale combinazione, la quantità dosata è misurata in modo preciso in loco utilizzando il controllore di flusso di massa Coriolis; questo dispositivo controlla la pompa regolando il flusso. Il circuito di controllo di automonitoraggio lavora continuamente, assicurando che la soluzione dosi come dovrebbe, in modo da sapere cosa viene pompato in tempo reale. Prima di utilizzare la soluzione, la fornitura dei gas liquefatti era solitamente incontrollata, mancando così della precisione necessaria.

Schema di flusso

Questa soluzione di processo incrementa il gas liquefatto, generalmente da una bombola di gas in un liquido a una pressione più elevata di circa 200 bar. La pressione è monitorata da un misuratore di pressione elettronico digitale, per misurare la pressione di processo nonché per funzioni di sicurezza. Ciò per proteggere quei componenti ed essere sicuri che la pressione non diventi più elevata di quello che, nel processo, i dispositivi o i recipienti possono sopportare. In questo modo non sono necessarie valvole di sicurezza supplementari.

Oltre alla portata di massa, che è indipendente dal fluido, il controllore di flusso di massa misura costantemente la densità del composto chimico. Questa è un’ulteriore misura di monitoraggio per controllare se il composto sia completamente allo stato liquido o meno, e alla quale si può rispondere immediatamente. Anche la temperatura del composto dosato è monitorata dal controllore di flusso di massa.

Questa combinazione pompa/controllore è una soluzione completamente plug-and-play senza la necessità di ore di ingegneria. I parametri di controllo sono facili da modificare utilizzando l’interfaccia intuitiva.

Stanislav Kislyuk: “Per sapere ciò che viene pompato – in tempo reale”.

Versione speciale della pompa WADose High Pressure Lite (con una pompa in acciaio inox e sensore di pressione PEEK) con flussometro di massa Coriolis.