POLYMÉRISATION – VANNES À USAGE INTENSIF

Train de réaction

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Ce schéma est fourni à titre représentatif et ne saurait être considéré comme une description du process réel.

Monomère,comonomère,hydrogène

Catalys

Gaz vers torchère

Entrée/sortie d'eau de refroidissement

Commande de l’alimentation

Commande de catalyseur

Gaz de purge

Transformation des polymères en granulés

Dispositif de purge d'urgence

Section de vannes à usage intensif

Aperçu du processLa polymérisation permet la production de polymères à partir de produits monomères tels que l’éthylène et le propylène.

Sous l’effet de catalyseurs spécifiques, les monomères réagissent pour former des polymères. Les comonomères sont généralement utilisés pour altérer les propriétés des polymères produits et la longueur des chaînes de polymères est contrôlée par le volume d’hydrogène introduit dans le process.

En sortie du train de réaction, les produits pénètrent dans la section de séparation et de dégazage, dans laquelle les monomères non transformés et les catalyseurs non usagés sont récupérés. Dans la plupart des cas, les process de polymérisation font appel à des vannes qui sont très souvent sollicitées dans cette section.

La fonction des vannes à usage intensif varie selon la configuration exacte du process. Dans les cas où la section de séparation des produits et de décharge comporte plusieurs ramifications, ces vannes pourront être utilisées pour des applications telles que le convoyage des produits, l’isolation, la purge des gaz et l’égalisation de la pression.

Une fois que les monomères non transformés et les catalyseurs non usagés ont été récupérés, les produits sont admis dans la section de transformation en granulés et d’adjuvantation, dans laquelle les derniers ajustements sont apportés aux propriétés des polymères avant leur stockage.

RAPPORT D’APPLICATION2722/06/13 FR • 2/2017

Applications de vannes à usage intensifIl existe une large gamme d’applications pour les vannes à usage intensif dans les process de polymérisation. La majorité de celles-ci se situent à proximité immédiate du réacteur, dans la section de séparation. Quelques exemples sont proposés ci-après.

Vannes d’arrêt de séparation des produitsLes vannes d’arrêt isolent les lignes de séparation des produits du réacteur lorsque le séparateur de produits ne reçoit pas de résine du réacteur.

Vannes de la ligne de séparation principaleLa vanne d’admission de la ligne de séparation principale isole la chambre de produits du flux de résine polymère et des gaz de purge. Si l’installation dispose de plus d’une chambre de produits, des vannes supplémentaires isolent les chambres les unes des autres. Enfin, la vanne de sortie isole la chambre de produits du conteneur de vidange des produits.

Vannes d’égalisation de la pressionCes vannes sont situées entre deux séparateurs ou réservoirs de décharge. Elles sont ouvertes afin d’égaliser la pression entre ces éléments.

Vannes de gaz de purgeLes vannes de gaz de purge isolent l’admission des gaz de purge des chambres de dégazage. Des vannes similaires peuvent également être installées à des emplacements où une purge des gaz est nécessaire.

Difficultés liées au process• Les matières traitées peuvent contenir des

vapeurs d’hydrocarbures, de l’azote et des résidus de catalyseur abrasifs, avec possiblement des morceaux et plaques de résine polymère

• Les demandes de cycle sont extrêmement élevées, allant de quelque 100 000 jusqu’à 1 500 000 cycles par an avec un temps de course inférieur à trois secondes

• Les vannes sont soumises à de forts différentiels de pression, ainsi qu’à des forces et vibrations importantes au niveau de la tuyauterie

• Les polymères s’accumulent dans les cavités et les rainures du siège et des roulements du fait de la polymérisation continue de la matière

• De nouveaux types de catalyseurs ont permis des améliorations de la qualité des produits finis, avec des polymères devenus plus durs et donc plus abrasifs

Solutions MetsoLes vannes à sphère sur siège métallique avec tourillon Metso Neles, équipées d’actionneurs à piston à usage intensif et, en option, d’un contrôleur de marche/arrêt de vanne intelligent SwitchGuard, répondent aux exigences des applications intensives.

VannesLes vannes à sphère et siège métallique Metso Neles intègrent un robuste raccordement entre la tige et la sphère, qui leur garantit des performances durables dans les applications d’isolation intensives.

• Sièges métalliques Metso résistants aux polymères empêchant la pénétration des polymères derrière le siège et le grippage des vannes

• Caractéristiques anti-abrasives pour une adaptation parfaite aux polymères plus durs produits avec de nouveaux de catalyseurs plus abrasifs

• Conception robuste des vannes pour une résistance aux différentiels de pression et aux forces appliquées par la tuyauterie du process

• Prévention de l’accumulation de polymères grâce au contact permanent entre le siège et la sphère, pour un nettoyage efficace du siège à chaque cycle

• Matériel testé et éprouvé bénéficiant des décennies d’expérience de Metso en matière de vannes à usage intensif pour l’industrie des polymères et de la pétrochimie

Vanne à sphère à siège métallique Neles

Polymérisation – vannes à usage intensif

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Comme alternative aux vannes destinées à la gestion des gaz de purge et dont le contact avec la résine polymère est limité, les vannes à sphère à siège souple Jamesbury avec sièges en Xtreme – une formulation polymère spécifique – proposent une conception de siège à lèvres souples brevetée assurant une coupure bidirectionnelle positive.

• Technologie d’étanchéité de siège Xtreme assurant une plus longue durée de vie et des performances étendues supérieures aux offres concurrentes

• Conception à lèvres souples pour une coupure bidirectionnelle fiable, la protection des cavités et une durée de service accrue avec une maintenance minimum

• Caractéristiques de contrôle supérieures associées à des capacités de coupure étanche pour des vannes idéales dans les applications de marche/arrêt

• Coupure étanche même après un million de cycles comme prouvé par l’utilisation étendue de ces vannes dans les applications de commutation de gaz industrielles

• Certification du faible niveau d’émissions fugitives par des organismes tiers

Vanne à sphère à siège souple Jamesbury

ActionneursLes plus grands fournisseurs de gaz de l’industrie ont adopté comme standard l’actionneur à cylindre pneumatique Metso Neles de type piston dédié aux usages intensifs pour sa conception robuste, qui permet des durées de fonctionnement étendues avec moins de maintenance.

• Conception durable pouvant effectuer plus de deux millions de cycles grâce à un joint de tige de piston résistant à l’usure et des roulements de bras de levier en matériau spécial résistant à l’usure

• Conception robuste avec tube de cylindre anodisé/chromé en standard, tige de piston à chromage dur, construction résistante à la corrosion et ressorts haute qualité

• Couple élevé à la fermeture des vannes permettant l’utilisation d’actionneurs plus petits et une coupure étanche des vannes

• Conception modulaire simplifiant la maintenance et la gestion des pièces détachées

• Compatibilité avec les conditions arctiques – en cas de conditions de température extrêmes, l’actionneur peut être équipé d’un joint de piston hautes-performances et utiliser des matériaux en acier pour un fonctionnement jusqu’à -55 °C (-67 °F)

Actionneur à cylindre pneumatique Neles

Polymérisation – vannes à usage intensif

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Contrôleurs de vannesLe contrôleur de vannes intelligent Metso SwitchGuard garantit une fiabilité de premier plan dans les conditions environnementales les plus sévères et propose des diagnostics étendus pour les applications à cycles marche/arrêt élevés, permettant aux utilisateurs de s’assurer de la disponibilité des vannes soumises à de grands nombres de cycles.

• Configuration en réponse aux exigences du process – le système SwitchGuard permet de définir les temps de course et les profils des vannes marche/arrêt en fonction des besoins du process

• Exécution de millions de cycles sans maintenance grâce à la conception avancée du système pneumatique des contrôleurs

• Temps de course rapides sans accessoires tels que les surpresseurs volumétriques ou les vannes de décharge rapide grâce à la capacité pneumatique élevée du système SwitchGuard

• Maintenance prédictive possible grâce aux diagnostics étendus sur les performances des vannes à usage intensif fournis par le système

• Simplification de l’installation en installant différents interrupteurs de proximité mécaniques ou à induction dans le logement du système SwitchGuard

• Certification pour l’utilisation en zone dangereuse de l’ensemble des instruments de commande des vannes pour des applications sûres et à l’épreuve des flammes

Contrôleur de vannes intelligent SwitchGuard

En option du système SwitchGuard, Metso propose également une solution de contrôle conventionnelle basée sur des vannes à solénoïde séparées, des interrupteurs de fin de course et d’autres accessoires.

Les solutions de surveillance des vannes permettent d’assurer les mêmes fonctions que les solutions de contrôle conventionnelles d’une façon plus compacte et organisée. Elles proposent également une visualisation simple de l’état des vannes, tout en facilitant le câblage.

Axiom est une solution économique de surveillance des vannes intégrant une vanne à solénoïde 5 voies/2 positions compatible avec les actionneurs à simple et double effet. En outre, elle propose également un système de diagnostic qui permet de réduire les temps d’arrêt et les coûts de maintenance. Elle est disponible dans les versions modulaires anti-explosion (AX) et en phase solide anti-inflammable (AMI).

Quartz est une solution permettant une maintenance rapidement accessible, avec une option de 2, 4 ou 6 interrupteurs mécaniques ou de proximité. Elle permet également l’installation de transmetteurs de position. Elles est disponible dans les versions anti-explosion et anti-inflammable.

Eclipse est une solution dotée de deux capteurs en phase solide intégrés dans un module étanche, pour une longue durée de vie et un fonctionnement sans problème. Elle est disponible dans la version non-inflammable.

Contrôleur de vannes Axiom AX (gauche) et AMI (droite)

Polymérisation – vannes à usage intensif

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Avantages• Sécurité, étanchéité durable et longue durée de

service• Fonctionnement fiable avec siège auto-nettoyant• Anti-émissions grâce à la technologie rotative et à

la garniture précontrainte en standard• Performances éprouvées• Protection contre l’accumulation de polymères

dans les cavités• Possibilité de production de polymères de

meilleure qualité nécessitant de nouveaux types de catalyseurs et des vannes à siège métallique

• Possibilité d’équiper les vannes d’instruments en fonction des exigences spécifiques de l’installation

• Capacités de diagnostic basiques à étendues selon l’application et les exigences en matière de maintenance

Polymérisation – vannes à usage intensif

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The information provided in this bulletin is advisory in nature, and is intended as a guideline only.For specific circumstances and more detailed information, please consult with your local expert at Metso.Product names in this bulletin are all trademarks of Metso Flow Control Inc.

RAPPORT D’APPLICATION

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