L’industria chimica è costituita da vari componenti (reattori, scambiatori di calore, colonne di distillazione, assorbitori, evaporatori, flash, stripper, compressori, turbine, soffianti, pompe, miscelatori…) che trasformano le materie chimiche in prodotti finiti grazie ad una serie di reazioni chimiche. Moltissimi oggetti che usiamo ogni giorno, come ad esempio le materie plastiche, le vernici e anche i medicinali, vengono prodotti utilizzando processi chimici industriali.
Tramite processi chimici si producono anche le sostanze utilizzate nell’industria come additivi in altri processi chimici.

L’acido cloridrico, caratteristiche e rischi

Una sostanza ampiamente utilizzata nell’industria è l’acido cloridrico (o più propriamente cloruro di idrogeno). Questo idracido ha formula chimica HCI ed è un acido minerale forte, composto da idrogeno e cloro, che in soluzione acquosa si ionizza completamente. Esso viene utilizzato in moltissimi campi: nel trattamento e decapaggio dei metalli, nella lavorazione dei metalli, della plastica e della gomma, nelle analisi chimiche, nelle pulizie, nell’alimentare e nella produzione di composti organici sintetici come il poliuretano.

A temperatura ambiente si presenta come un gas incolore ma con un odore pungente. Essendo molto corrosivo non solo può danneggiare i materiali con cui viene a contatto, ma è pericoloso anche per la salute dell’uomo e quindi non deve essere inalato o entrare in contatto con la pelle e le mucose. Inoltre è dannoso anche per l’ambiente e quindi bisogna evitare assolutamente che sia rilasciato in atmosfera prima di un adeguato trattamento.

L’acido cloridrico si trova in commercio in soluzione concentrata pari o inferiore al 38% HCI. La produzione mondiale di acido cloridrico totale è pari a 20 milioni di tonnellate all’anno, di cui 3 tonnellate prodotte attraverso la sintesi diretta e la restante parte mediante la sintesi organica.

Il processo di produzione dell’acido cloridrico

Come per tutti i processi chimici lo schema di impianto è molto complesso e si compone di cinque sotto sistemi:

1. Circuito salamoia e sala celle elettrolitiche;
2. Circuito cloro;
3. Rete idrogeno;
4. Concentrazione soda caustica;
5. Sintesi acido cloridrico.

Figura 1: Schema a blocchi di un processo di produzione dell’acido cloridrico

Il cuore del processo è rappresentato dalla reazione chimica che può avvenire grazie alle celle elettrolitiche a membrana:

Tale reazione può essere divisa in due reazioni:

Il sale in soluzione acquosa (salamoia) viene fatto fluire nel reparto anodico, dove per effetto della corrente elettrica, si trasforma in cloro, che si libera come gas, e sodio ionico. Gli ioni sodio, così formatisi, migrano sotto l’azione del campo elettrico attraverso la membrana trasferendosi nel comparto catodico. Al catodo le molecole di acqua sono dissociate in ioni ossidrili (OH- ) e ioni idrogeno; quest’ultimo si libera in forma gassosa mentre gli ioni ossidrili si legano al sodio in forma ionica dando luogo a soda caustica.

Figura 2: Cella elettrolitica a membrana

Come si è visto, i processi chimici hanno l’esigenza di mobilitare liquidi altamente corrosivi e pericolosi sia per l’uomo che per l’ambiente. Per questo motivo è essenziale non solo avere materiali in grado di resistere alla corrosione ma anche componenti che rendano impossibile le perdite di fluido verso l’esterno.

Per quanto riguarda le pompe, le più adatte a lavorare in queste condizioni sono le pompe centrifughe a trascinamento magnetico, caratterizzate da un giunto magnetico diviso in due parti: la prima parte viene calettata sull’albero motore mentre la seconda è solidale con la girante. Il semi-giunto magnetico collegato al motore trascina il semi-giunto della girante.
Tra queste due parti non c’è contatto: in quest’area viene inserita una camicia (solidale con il corpo pompa e quindi non in rotazione) che isola dall’atmosfera il liquido pompato.
I principali vantaggi di questa tipologia di pompa sono:

1. Design della parte idraulica completamente ermetico e senza alcuna tenuta meccanica. Questo permette di prevenire perdite di liquido e quindi emissioni nell’ambiente. Nel caso dell’industria chimica questa caratteristica è particolarmente importante perché permette di rispettare le severe norme di sicurezza e ambientali. Inoltre permette di evitare la manutenzione e il ricambio degli elementi di tenuta e di evitare gli sprechi di liquido.
2. Manutenzione ordinaria limitata e straordinaria praticamente assente grazie all’elevata affidabilità.
3. L’accoppiamento di pompa e motore è molto semplice in quanto non è necessario effettuare alcun allineamento.
   La pompa a trascinamento magnetico risulta la scelta giusta nel trasferimento di sostanze tossiche e/o maleodoranti, di acidi, alcali e soluzioni saline senza parti solide in sospensioni.

 

Figura 3: Esempio pompa a trascinamento magnetico

Per la gestione dell’acido cloridrico nei processi, invece, è possibile utilizzare pompe in materiale plastico resistenti alla corrosione, come la pompa X-Class di ASV Stubbe.

(Fonti: Wikipedia; Halo Industry)