La differenziazione dei prodotti è la parola d'ordine per i produttori chimici di oggi. Le aziende che un tempo offrivano prodotti semplici, abbastanza indistinguibili da quelli dei loro concorrenti – come la candeggina per uso domestico – oggi producono una vasta gamma di miscele.
Questi prodotti più complessi hanno posto nuove esigenze ai sistemi di miscelazione e blending chimici.
"Inizialmente, i sistemi erano molto basilari e in genere si limitavano a diluire un prodotto chimico più concentrato", ha dichiarato Brent Hardman, CEO di Powell. "I sistemi si sono evoluti nel tempo e ora devono miscelare più sostanze chimiche per ricette che includono fragranze, tensioattivi e altre sostanze".
Specializzata in apparecchiature di processo personalizzate montate su skid, Powell aiuta i produttori chimici ad affrontare le sfide contemporanee dal 1964. Oggi, le apparecchiature Powell si trovano in più di 40 paesi – e producono l'80% dell'ipoclorito di sodio (candeggina) realizzato in Nord America. L'azienda con sede nel Michigan è anche molto conosciuta per i suoi sistemi di blending e diluizione chimica.
Sfide dei sistemi batch
I sistemi di miscelazione e blending costituiscono il fulcro del processo produttivo chimico. All'inizio, i sistemi sono collegati alle fonti di materie prime. L'output del sistema viene distribuito ai sistemi di riempimento o confezionamento – o diventa una materia prima per un processo successivo.
Le apparecchiature di processo batch sono state lo standard per la miscelazione e il blending chimico per decenni. I sistemi batch eseguono una sequenza di passaggi su un volume definito di materiale. Dopo il completamento del batch, il sistema deve essere arrestato e pulito accuratamente prima di eseguire il batch successivo.
Con l'aumento della complessità delle ricette – e della frequenza dei cambi di produzione – sono emerse le carenze dei sistemi batch esistenti.
"Con un sistema batch, c'è molto tempo di fermo per il cambio di produzione", ha detto Hardman. "E poiché il sistema si basa sul volume totale del serbatoio, alla fine possono esserci notevoli sprechi di materie prime".
Per affrontare queste sfide, sempre più clienti Powell stanno convertendo i processi batch esistenti in sistemi continui in linea.
Maggiore efficienza di processo
Gli skid di Miscelazione e blending in linea multi-flusso Powell sono sistemi continui che possono miscelare simultaneamente più flussi di materie prime liquide con la precisione richiesta per produrre un'ampia varietà di prodotti.
I sistemi chiavi in mano, montati su skid, richiedono uno spazio minimo a terra – e vengono consegnati programmati e pronti per l'installazione.
"Nel corso degli anni, abbiamo acquisito una notevole esperienza ingegneristica che ci consente di personalizzare ogni sistema per soddisfare specifiche di prodotto molto precise", ha spiegato Hardman. "Il risultato è un prodotto finale ripetibile – e una minore perdita di materie prime rispetto a un sistema batch".
Il sistema in linea utilizza flussometri volumetrici e altri strumenti per misurare automaticamente ogni flusso di materiale in modo continuo. Il sistema mantiene il rapporto di ciascun materiale rispetto al totale, in linea con i requisiti della ricetta.
Il sistema di controllo monitora continuamente il processo ed è programmato per regolare istantaneamente le portate dei flussi in caso di irregolarità di processo. I miscelatori statici mescolano continuamente i flussi di materiale per creare una sostanza omogenea.
"Con la miscelazione e il blending in linea, possiamo passare più facilmente da una ricetta all'altra", ha affermato Hardman. "E poiché non sono coinvolti grandi serbatoi, riduciamo al minimo il tempo e il volume di acqua necessari per la pulizia".
I sistemi Powell includono anche la funzionalità CIP (Clean in Place) in linea. Nella maggior parte dei casi, la funzione CIP è automatizzata e inclusa come parte della ricetta per una particolare miscela.
Sistema di controllo pronto per il futuro
Indipendentemente dall'applicazione, le soluzioni Powell si basano sul sistema di controllo distribuito (DCS) PlantPAx®. A seconda della complessità, il sistema funziona con un Allen-Bradley® ControlLogix® o CompactLogix™ controllore programmabile. I sistemi sono integrati su una rete EtherNet/IP™ e, per l'HMI, includono tipicamente terminali grafici Allen-Bradley PanelView™ o thin client VersaView®.
L'azienda ha iniziato a collaborare con Rockwell Automation quando ha sostituito la logica a relè con i PLC a metà degli anni '80. Da allora, Powell ha continuato a migrare verso nuove tecnologie per soddisfare le esigenze dei clienti.
"Uno dei maggiori vantaggi che abbiamo ottenuto dalla piattaforma Rockwell Automation è la flessibilità per i cambiamenti futuri", ha dichiarato Hardman. "La dorsale del nostro sistema di controllo ci consente di aggiungere facilmente nuove funzionalità con un costo minimo per i nostri clienti".
Attualmente, l'azienda sta esplorando l'aggiunta di ulteriori tecnologie digitali ai propri sistemi.
"Questa è l'onda del futuro", ha dichiarato Hardman. "Che si tratti di analisi dei dati, monitoraggio remoto o intelligenza artificiale, cerchiamo continuamente modi economici per migliorare i nostri servizi ai clienti".