Corrosiebestendige harsen maken FRP-apparatuur voor petrochemische fabrieken mogelijk

Composietmaterialen staan ​​bekend om hun duurzaamheid in zeer corrosieve omgevingen, maar voor optimale prestaties is het essentieel om de juiste hars voor elke toepassing te selecteren. SABIC (Riyadh, Saoedi-Arabië) dochteronderneming Petrokemya's petrochemische complex in Jubail, Saoedi-Arabië, produceert een verscheidenheid aan grondstoffen zoals ethyleen, styreen, chloor, ruwe industriële ethanol en meer. Voor het productieproces had het complex een verbrandingseenheid nodig met meerdere grote componenten en leidingen die zoutzuur zonder corrosie moeten weerstaan.

Het ontwerp en de fabricage van de blustank, de scrubber, de uitlaattank en de bijbehorende vaten en leidingen van de verbrandingseenheid werd toevertrouwd aan een team met onder meer de fabrikant van corrosiebestendige apparatuur Ollearis (Martorelles, Spanje), aannemer China Tianchen Engineering Corp. (TCC, Tianjin, China ) en ingenieursbureau John Zink Hamworthy Combustion (Tulsa, Okla., VS). Deze componenten moesten bestand zijn tegen contact met zoutzuur, verschillende ontwerpuitdagingen aangaan en een kosteneffectieve oplossing zijn.

Er werd gekozen voor glasvezelversterkte composieten als materiaal dat bestand is tegen de zeer corrosieve chemicaliën en een meer kosteneffectieve oplossing biedt dan gespecialiseerde metaallegeringen. Alle belangrijke componenten zijn gemaakt van vezelversterkte kunststof (FRP), met een paar kleine uitzonderingen, waaronder hijs- en vasthoudogen (roestvrij staal), sproeikoppen (thermoplastisch of metaal) en scrubberpakking.

Om de meest economische oplossing te bieden en tegelijkertijd aan de prestatie-eisen te voldoen, wendde Ollearis zich tot drie AOC (Collierville, Tenn., V.S.) Atlac-harsen. "We hebben de harssoorten geselecteerd met behulp van de AOC Chemical Resistance Guide en de expertise van het technische serviceteam van AOC, rekening houdend met de behandelde vloeistoffen en de ontwerptemperaturen die door de klant zijn gespecificeerd. Het was noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de voorgestelde harsen goed zouden presteren onder [de vereiste] omstandigheden", legt Adriano Ureña, technisch manager bij Ollearis, uit.

Ollearis selecteerde Atlac 590 epoxy Novolac-hars voor de quenchtank, de eerste fase van het gasreinigingsproces. De tank is 11,8 meter hoog met een binnendiameter (ID) van 3 meter. De uitdaging is dat wanneer in bedrijf uitlaatgas van de verbrandingseenheid deze blustank binnenkomt met een temperatuur van ongeveer 300°C, en vervolgens zeer snel wordt afgekoeld door water dat uit sproeiers bij de gasinlaat wordt gespoten. Atlac 590 werd gekozen om weerstand te bieden tegen zoutzuuroplossing en sterkte te behouden bij de vereiste verhoogde temperaturen.

Voor de 14,10 meter hoge scrubber, de 39,7 meter hoge uitlaatpijp waaruit het gereinigde gas komt en het 1,45 meter lange kanaal dat de scrubber en de quenchtank verbindt, is gekozen voor Atlac 430 bisfenol A epoxyvinylesterhars. . Er wordt gezegd dat dit een veelzijdig, standaardproduct is dat voldoet aan de relatief minder uitdagende temperatuuromstandigheden voor deze componenten - de ontwerptemperaturen van de scrubber en uitlaatpijp kunnen oplopen tot 85 ° C. De gaswasser wordt blootgesteld aan zoutzuuroplossing die uit de koeltank komt, evenals natriumhydroxideoplossing die aanwezig is in het waswater dat wordt gebruikt om het zuur te neutraliseren. De uitlaatpijp wordt ook blootgesteld aan lucht die een kleine hoeveelheid zoutzuur en nat chloor bevat.

Voor het leidingsysteem dat rond de scrubber en de quenchtank werd geïnstalleerd, werd Atlac 383 onverzadigde bisfenol A-polyester gekozen vanwege zijn chemische weerstand tegen zure en bijtende vloeistoffen tegen lagere kosten dan standaard vinylesterharsen.

De koeltank, scrubber en cilindrische delen van de stapel werden vervaardigd via een hybride productieproces, waarbij natte filamentwikkeling werd gecombineerd met een buitenlaag van bidirectionele geweven stoffen die tegelijkertijd werden aangebracht. Deze combinatie produceerde onderdelen met betere mechanische eigenschappen in zowel de ringrichting (van de filamentwikkeling) als de axiale richting (van de stoffen, die uitgelijnd zijn met de onderdeelas). De toevoeging van geweven stof verminderde ook het gewichtspercentage glasvezel per deel, van 70% voor een volledig filamentgewikkeld deel naar 55%. Dit verhoogt de hoeveelheid corrosiebestendige hars per onderdeel. Andere componenten werden met de hand gemaakt.

Ontwerpuitdagingen oplossen

Ollearis stond voor verschillende uitdagingen bij het ontwerpen van de apparatuur voor dit project. Een uitdaging kwam voort uit de noodzaak om een ​​hars-zware corrosiewerende laag op het binnenoppervlak van de koeltank aan te brengen, wat het risico op haarscheuren - of barsten - opleverde als gevolg van thermische schokken tijdens het gebruik. Het team verbeterde de weerstand van het onderdeel tegen thermische schokken door de corrosiebarrière te versterken met een koolstofvezel deklaag.

Een tweede uitdaging was dat Ollearis een manier moest vinden om het gewicht van de pakking in de scrubber te dragen - de pakking is het materiaal dat de gassen verwijdert uit de lucht die door de scrubber gaat. Om dit op te lossen installeerde Ollearis een composietrooster onder de pakking, ondersteund door een composietrichel en twee composietbalken. De richel en balken hebben een holle, rechthoekige doorsnede en de richel is gevuld met polyurethaanschuim. De richel werd als één stuk rechtstreeks in de filamentgewonden cilindrische scrubber vervaardigd; lijmen na fabricage zou een risico van losraken opleveren als gevolg van belastingen van het verpakkingsgewicht. De balken worden ondersteund door speciaal ontworpen samengestelde mondstukken die aan de scrubberschaal zijn bevestigd.

Een derde ontwerpuitdaging kwam van het feit dat de quenchtank en de scrubber onder vacuüm werken maar een vlakke bodem hebben - platte composietpanelen zijn slecht bestand tegen druk en vacuüm en moeten meestal erg dik zijn om dergelijke belastingen te weerstaan, waardoor ze duur zijn om te produceren. Om de projectdoelstellingen te halen, ontwikkelde Ollearis een minder kostbare oplossing door een sandwichconstructie te gebruiken die bestaat uit een kern van met hars geïmpregneerd 3D-glasvezelweefsel dat is bekleed met composiethuidlagen, om de kosten en het gewicht van een massief composietonderdeel te verminderen.

Voor dit project werden de composietcomponenten ontworpen en geleverd in 2016, met de definitieve installatie in 2017.