Diagrammi di stabilità per i processi di ossidazione parziale di etilene

In questo lavoro di tesi si è scelto di approfondire le tematiche relative ad alcuni aspetti della sicurezza del processo di ossidazione parziale dell’etilene. Infatti, nonostante l’elevato mercato a livello mondiale, la produzione dell’ossido di etilene è ad oggi fortemente limitata dalla necessità di ridurre i rischi di esplosione e di perdita di controllo del reattore. Per tale motivo, in una prima fase, sono stati descritti e confrontati criticamente i principali processi attualmente utilizzati e le proprietà dei composti coinvolti. Successivamente, a partire dai dati di letteratura raccolti, sono stati sviluppati i diagrammi di stabilità dell’ossido di etilene al variare delle condizioni operative, all’interno di intervalli tipici degli impianti industriali analizzati e dei parametri monitorati. Questa analisi ha permesso l’individuazione di tre regioni di interesse: Hot Spot (HS), Runaway (RUN) e Pseudo Adiabatic Operation (PAO). Tale analisi è stata condotta, in prima battuta, considerando un reattore in stato stazionario e una cinetica semplificata, contenente le principali reazioni catalitiche. Successivamente, è stato introdotto un modello cinetico di dettaglio in grado di includere le reazioni in fase elementari omogenee ed è stata rimossa l’ipotesi di stazionarietà. Inoltre, sono stati calcolati gli andamenti della selettività, resa e conversione al variare delle condizioni operative. Questo approccio ha permesso la simultanea inclusione di aspetti cinetici, termici e massici, rappresentando un aspetto fondamentale per l’applicazione del paradigma QFS, indicante come processo ottimale quello avente cinetiche rapide (Quick), elevate selettività (Fair) e livelli di sicurezza (Safe).