Analisi agli elementi finiti e fitness for service di una colonna di stripping

La tesi, frutto del tirocinio svolto presso l’azienda Saipex s.r.l., si propone di valutare l’integrità strutturale di una colonna di stripping deformata localmente. L’apparecchiatura in questione viene utilizzata per la rimozione di idrogeno solforato da una corrente di esano/eptano in un impianto chimico dedicato alla separazione delle paraffine lineari da quelle ramificate presenti nell’alimentazione di kerosene. La colonna, in funzione dal 1974, è costituita da un guscio cilindrico ad asse verticale con corpi di riempimento in metallo (pall rings), sui quali avviene lo scambio di materia grazie alla creazione di un film di liquido sulla loro superficie. Durante la fase di fermo impianto e lavaggio della colonna con vapor d’acqua a bassa pressione (3 bar), si è probabilmente verificata una reazione esotermica tra i depositi di solfuro di ferro e l’ossigeno, con un conseguente incremento locale della temperatura fino a circa 800°C. Questo fenomeno ha provocato una deformazione geometrica nella IV virola con freccia verso l'interno di circa 25 mm. Dopo aver esaminato la documentazione fornita dal cliente per valutare le condizioni della colonna, è stata eseguita un'analisi Fitness for Service di III livello secondo lo standard API 579, che prevede una valutazione agli elementi finiti per determinare l'operabilità della colonna. Realizzato quindi il modello tridimensionale, generata la mesh e definite le condizioni al contorno, è stata condotta un'analisi elasto-perfettamente plastica tenendo conto delle proprietà meccaniche alterate del metallo a causa dell’ingrossamento dei grani rilevato dall’analisi metallografica. I risultati ottenuti dimostrano che lo stato attuale della virola garantisce l’integrità della colonna senza comprometterne la sicurezza. Tuttavia, considerando le condizioni del materiale e le possibili evoluzioni del degrado, si consiglia di effettuare un monitoraggio a distanza di due anni dall’ultimo controllo, al fine di garantirne l’esercizio.