Progetto di impianto di produzione di detergenti liquidi da green field e process re-design per sviluppi futuri

The thesis work herein reported aim is to propose and describe the design of a new liquid laundry detergent manufacturing plant from green field which will arise in the town Fedorovskoe, 40 kilometers far from St. Petersburg, Russia. To have a complete understanding of the choices made in the process design phase, a first introductory section is meant to sum up the physical-chemical background and the state of the art of the current optimized formulations for liquid laundries; the specific plant formulation is then detailed in terms of compounds quantities and respective functionalities. After this stage, focus is placed on an accurate description of engineering steps involved in the design phase of a new productive plant and on a stepwise analysis of the structure, choices, equipments control logic and utilities needed for the 30.000 tonns/year manufacturing process to be installed. A process unusual feature is to be clearly divided into two distinct sections; a batch section in which the production of a neutral base product containing detergency functional compounds is performed and a continuous section in which this base product is post-characterized and differentiated according the product sharpening strategies pursued by the main multinational players of the business. To finish, a full batch process conceptual design is proposed, developing a new compact, fully functional and plug & play-meant process unit skid with the aim to give a response to the continuously growing dynamism and changeability of the liquid detergents market by ensuring a great manufacturing flexibility and an easy appliable geographical re-addressability of the entire process.

Il presente lavoro di tesi propone e descrive la progettazione di un nuovo impianto di produzione di detergenti liquidi per la pulizia ed il trattamento di tessuti che sorgerà su di un terreno edificabile completamente spoglio nei pressi della cittadina russa di Fedorovskoe, a circa 40 chilometri da San Pietroburgo. Al fine di comprendere le scelte determinanti il design del processo di produzione, vengono dapprima illustrati la chimica fisica e lo stato dell’arte delle formulazioni dei moderni detergenti liquidi per poi investigare nel dettaglio i composti ed i compound presenti nella formulazione specifica del prodotto d’impianto e le rispettive specifiche funzioni. Data questa premessa, ci si addentra nell’analisi dettagliata delle fasi ingegneristiche necessarie per la progettazione di un nuovo impianto produttivo da green field ed in una progressiva descrizione della struttura, delle scelte, degli equipment, delle logiche di controllo e delle utilities necessarie al processo di manufacturing del prodotto con una capacità produttiva a pieno regime stimata in circa 30.000 tonns/year. Caratteristica peculiare del processo è la composizione in due parti distinte di cui una batch ed una in continuo; nella sezione batch viene prodotta la base neutra che comprende i composti maggiormente presenti e attivamente funzionali alle applicazioni di detergenza per cui è pensato il prodotto, la parte in continuo è anche denominata di post caratterizzazione in quanto affina e particolarizza il prodotto in accordo con la logica di product sharpening continuamente perseguita e sviluppata dai principali players del settore. Infine, viene proposto lo sviluppo di un nuovo conceptual design del tipo full batch con lo scopo di garantire mediante la filosofia di compatta ed integrata unità base di processo di tipo plug & play una grande flessibilità di manufacturing ed una spiccata capacità di re-addressability geografica in risposta all’assodato dinamismo e alla continua mutevolezza del mercato globale dei detergenti liquidi.