AS_03_2019

Aprile 2019 Automazione e Strumentazione OIL&GAS applicazioni 64 allo stato biatomico (una molecola H2) non può permeare la struttura reticolare delle membrane metalliche per via delle sue maggiori dimensioni e minore energia. Ma se la molecola di idrogeno si divide in due ioni idro- geno H+ allora le dimensioni sono minori (circa 0,1 nanometri) e mag- giore è l’energia tratta dal processo. Grazie a questo gli ioni H+ possono farsi strada gradualmente attraverso la struttura molecolare della mem- brana in metallo contenente Nichel, come ad esempio: AISI 316, Hastel- loy, Monel, Tantalio. Una volta sull’altro lato della mem- brana, gli ioni H+, si combinano con gli altri ioni H+ riformando molecole H2. Le molecole H2 rimangono intrappolate dalla membrana e gradualmente, si dissolvono nel fluido di riempimento sino alla sua saturazione, con conseguente sviluppo di idrogeno gassoso che provoca il rigonfiamento della mem- brana . Gli effetti sul trasmettitore sono subito evidenti. La misura risulta affetta da errori per deviazione dello zero e dello span. Nei casi estremi la bolla di idrogeno gassoso può raggiungere un volume sufficiente a causare la rottura della membrana oppure del sensore, con guasto permanente del trasmettitore e possibile perdita del fluido di riempimento nel processo. Dove si verifica La permeazione non avviene solo in presenza di idrogeno puro, ma anche in applicazioni dove l’idrogeno non è il principale componente, e la dissociazione molecolare può avvenire in modo casuale. Tra i casi più frequenti abbiamo: - Processi di vinificazione , produzione del mosto, produzione di melasse, distillazioni alcoliche, dove è pos- sibile che si possa sviluppare idro- geno solforato (H2S). - L’Idrogeno Solforato, o Acido Solfidrico, attraverso un pro- babile processo di deidroge- nazione dovuto ad utilizzo di catalizzatori enzimatici nel processo produttivo porta alla formazione di ioni H+ con con- seguente attivazione del feno- meno di permeazione. - Processi di raffinazione (refor- ming catalitico) oppure alchila- zione con acido fluoridrico (HF) con rilascio di ioni H+. - In presenza di vapore e alte temperature possono avvenire effetti corrosivi delle mem- brane metalliche, con conseguente possibile formazione di ioni H+. - Reazioni galvaniche in processi con acqua di mare, dove in presenza di Zinco e di un elettrolita debole può causare una corrosione e formazione di ioni H+. - Alte temperature o alte pressioni in un ambiente con presenza di idrogeno provo- cano agitazione molecolare con possibilità di collisione molecolare e conseguente rottura del legame e formazione di ioni H+. Materiale delle membrane Il materiale metallico della membrana influenza il tasso di permeazione poiché la struttura reti- colare molecolare risulta diversa in ciascun metallo. Il nichel (Ni), ad esempio, influisce anche sul tasso di permeazione dell’idrogeno. La velocità di permeazione di idrogeno aumenta esponenzialmente con il contenuto di nichel. L’ acciaio inossidabile ha un basso contenuto di nichel ed è il materiale della membrana che viene scelto per la mag- gior parte delle applicazioni. Metalli a base di nichel, come Hastelloy C-276 e Monel , dovrebbero essere evitati come anche il Tantalio . Tuttavia, in applicazioni con presenza di acido fluoridrico (HF), il Monel è il materiale della membrana suggerito; ma è comunque preferibile uti- lizzare soluzioni preventive alternative. Cerabar PMC51 Membrana Ceraphire