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Fondata nel 1969 in Sardegna, Fluorsid S.p.A. svolge un ruolo fondamentale nella catena del valore del fluoro. I suoi prodotti a base di gesso e anidrite sono fondamentali per molti settori, tra cui quello del cemento e quello delle costruzioni, mentre i significativi volumi di acido solforico prodotti dai suoi impianti supportano altri settori, come la produzione di fertilizzanti.
- Processo complesso
- Variazioni nelle materie prime
- Difficoltà a mantenere la stabilità del processo e la qualità costante del prodotto
- Software di controllo predittivo basato su modello (MPC) FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8®
- Stabilità del processo
- Uso ottimizzato delle materie prime nel processo
- Rifiuti ridotti di oltre il 50%
- Migliore qualità del prodotto
- Riduzione dei consumi energetici e delle emissioni di CO2
Problema
Processo intrinsecamente complesso
L’impianto di Fluorsid a Cagliari produce una varietà di prodotti utilizzando una gamma di tecnologie di lavorazione, come reattori e forni, che devono essere controllati attentamente per garantire la qualità del prodotto, l’efficienza dei processi e un consumo energetico ottimizzato.
La sfida principale dei processi produttivi è l’impatto di numerose variabili, tra cui la qualità naturalmente variabile delle materie prime e gli attori esterni, che possono tutti influire sulla stabilità del processo e sulla qualità del prodotto.
Oltre a influenzare la qualità del prodotto finale, queste variabili di processo determinano anche il volume della costosa materia prima consumata e la qualità del sottoprodotto di anidrite, che è di per sé una materia prima utilizzabile.
Regolazioni manuali del processo
“Il controllo dei processi è stato originariamente ottenuto utilizzando semplici controllori PID, che sono stati regolati dagli operatori”, spiega Daniele Tocco, direttore dell’impianto di Fluorsid a Cagliari. “Ma questa è stata una vera sfida perché le reazioni chimiche nei nostri processi sono raramente stabili, in quanto sono influenzate da diversi fattori, tra cui la qualità della materia prima fluorite e la quantità di energia impiegata nel processo.
“È un processo che richiede un’elevata intelligenza ed è un ottimo esercizio per una soluzione di controllo predittivo basato su modello (MPC), in grado di monitorare il comportamento dell’impianto e modificare i singoli setpoint, per controllare e ottimizzare al meglio il processo al suo vero potenziale ogni minuto.”
Soluzione
Implementazione di un controllo dei processi avanzato
La soluzione MPC implementata presso l’impianto di Cagliari è la soluzione FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8® di Rockwell Automation.
Pavilion8 fornisce un livello di intelligenza che si sovrappone al sistema di controllo di processo esistente, valutando continuamente i dati operativi correnti e previsti. Confronta questi dati con i risultati desiderati e determina nuovi obiettivi di controllo per ridurre la variabilità del processo, migliorare le prestazioni e aumentare l’efficienza, il tutto in modo autonomo e in tempo reale. Si tratta della cosiddetta ottimizzazione a ciclo chiuso.
L’applicazione di controllo del forno è stata formulata da un team specializzato di Rockwell Automation, che includeva consulenti di dati digitali di Kalypso, l’azienda di trasformazione digitale di Rockwell.
“La logica alla base dell’implementazione della soluzione di controllo predittivo basato su modello era quella di ottenere un consumo ottimale della fluorite, una materia prima costosa”, aggiunge Tocco. “Se presente nel sottoprodotto, indica un problema con il processo di reazione. Sapevamo che il processo di reazione poteva essere migliorato e ci siamo prefissati l’obiettivo di una riduzione del 2,9% rispetto ai livelli attuali.”
Risultato
Meno perdite di prodotto, migliore qualità del prodotto, processo più sostenibile
Ad oggi, la soluzione ha regolarmente dimostrato enormi risparmi sia nell’utilizzo delle materie prime che nel consumo energetico, con un rapido ritorno sull’investimento (ROI). “In pochi mesi abbiamo visto enormi vantaggi. Da quando è stata implementata la soluzione di controllo predittivo basato su modello Pavilion8, la quantità di fluorite nel sottoprodotto è scesa al di sotto dell’1,5% e talvolta anche al di sotto dell’1,2%”, afferma Tocco. “Ciò significa che abbiamo dimezzato le perdite, con conseguenti risparmi significativi, considerando la portata delle nostre operazioni e il rendimento.
“Il miglioramento del controllo delle reazioni indica anche che stiamo ottimizzando il consumo delle materie prime provenienti dalle cave. Grazie alla maggiore stabilità e precisione della linea, risparmiamo anche energia, costituita principalmente da olio combustibile. Infatti, con il sistema di controllo predittivo basato su modello Pavilion8, i principali parametri di processo sono ora più stabili, mostrando una chiara riduzione della deviazione standard.
“Infine, come conseguenza diretta del miglioramento del controllo della reazione, la qualità del sottoprodotto anidrite/gesso è notevolmente migliore. L’industria del cemento può ora utilizzare una quantità maggiore di anidrite sintetica anziché estrarre il gesso naturale dalle cave. Vendiamo circa 300.000 tonnellate all’anno, principalmente alle industrie del cemento, e con una migliore qualità prevediamo un aumento della domanda. Abbiamo persino creato un nuovo marchio, Gypsos, per il nostro nuovo prodotto in gesso migliorato.”
Vladimir Obrazcov, Director of Digital Business EMEA, Kalypso, spiega: “I settori ad alta intensità di energia e di materie prime trarranno sempre vantaggi significativi dall’implementazione di soluzioni di controllo digitalizzate. Anche i piccoli miglioramenti nell’efficienza operativa si sommano rapidamente, non solo determinando miglioramenti negli impianti, ma anche ottimizzando l’uso delle materie prime e riducendo il consumo energetico complessivo.”
Fluorsid sta già prevedendo applicazioni future per la soluzione di controllo predittivo basato su modello. Nello specifico, l’azienda implementerà il controllo predittivo basato su modello nelle altre quattro linee di produzione nel proprio stabilimento in Italia e nella propria sede in Norvegia. “Questo impianto utilizza lo stesso processo di reazione, ma l’hardware è molto diverso”, conclude Tocco. “Sarà un lavoro più impegnativo perché questo impianto è già all’1,5% senza il controllo predittivo basato su modello Pavilion8. Sappiamo che sarà difficile, ma sappiamo anche che si possono realizzare ulteriori risparmi.”
Pubblicato 21 gennaio 2025