Las resinas resistentes a la corrosión permiten que los equipos de plantas petroquímicas de FRP

Los materiales compuestos son conocidos por su durabilidad en entornos altamente corrosivos, pero para un rendimiento óptimo es esencial seleccionar la resina adecuada para cada aplicación. El complejo petroquímico Petrokemya, subsidiaria de SABIC (Riad, Arabia Saudita) en Jubail, Arabia Saudita, produce una variedad de materias primas químicas como etileno, estireno, cloro, etanol industrial crudo y más. Para el proceso de producción, el complejo requería una unidad de combustión con varios componentes grandes y tuberías que debían soportar el ácido clorhídrico sin corroerse.

El diseño y fabricación del tanque de enfriamiento de la unidad de combustión, el depurador, el tanque de escape y los recipientes y tuberías asociados se asignó a un equipo que incluía al fabricante de equipos resistentes a la corrosión Ollearis (Martorelles, España), el contratista China Tianchen Engineering Corp. (TCC, Tianjin, China) ) y la empresa de ingeniería John Zink Hamworthy Combustion (Tulsa, Oklahoma, EE. UU.). Estos componentes debían resistir el contacto con el ácido clorhídrico, cumplir con varios desafíos de diseño y ser una solución rentable.

Los compuestos reforzados con fibra de vidrio se eligieron como un material capaz de resistir los productos químicos altamente corrosivos, al tiempo que ofrecen una solución más rentable que las aleaciones metálicas especializadas. Todos los componentes principales se construyeron con plástico reforzado con fibra (FRP), con algunas excepciones menores que incluyen orejetas de elevación y sujeción (acero inoxidable), boquillas rociadoras (termoplásticas o metálicas) y empaquetadura de depuradora.

Para proporcionar la solución más económica y satisfacer los requisitos de rendimiento, Ollearis recurrió a tres resinas Atlac de AOC (Collierville, Tennessee, EE. UU.). “Seleccionamos los tipos de resina utilizando la Guía de resistencia química de AOC, así como la experiencia del equipo de servicio técnico de AOC, considerando los fluidos manejados y las temperaturas de diseño detalladas por el cliente. Era necesario asegurarse de que las resinas propuestas funcionaran bien en las condiciones [requeridas] ”, explica Adriano Ureña, director técnico de Ollearis.

Ollearis seleccionó la resina epoxi Novolac Atlac 590 para el tanque de enfriamiento, que es la primera fase del proceso de limpieza de gases. El tanque mide 11,8 metros de altura con un diámetro interior (DI) de 3 metros. El desafío es que cuando está en funcionamiento, el gas de escape de la unidad de combustión ingresa a este tanque de enfriamiento a una temperatura de aproximadamente 300 ° C, y luego se enfría muy rápidamente con agua rociada desde boquillas cerca de la entrada de gas. Atlac 590 fue elegido para proporcionar resistencia a la solución de ácido clorhídrico y retención de fuerza a las elevadas temperaturas requeridas.

Para el depurador de 14,10 metros de altura, la chimenea de escape de 39,7 metros de altura desde la que se libera el gas limpiado y el conducto de 1,45 metros de largo que conecta el depurador y el tanque de enfriamiento, se eligió la resina de éster epóxico vinílico de bisfenol A Atlac 430. . Se dice que este es un producto estándar y versátil que se adapta a las condiciones de temperatura comparativamente menos desafiantes para estos componentes:las temperaturas de diseño del depurador y la chimenea de escape alcanzan los 85 ° C. El lavador está expuesto a una solución de ácido clorhídrico que ingresa desde el tanque de enfriamiento, así como a una solución de hidróxido de sodio presente en el agua de lavado que se usa para neutralizar el ácido. La chimenea de escape también está expuesta a aire que contiene una pequeña cantidad de ácido clorhídrico y cloro húmedo.

Para el sistema de tuberías instalado alrededor del lavador y el tanque de enfriamiento, se eligió el poliéster de bisfenol A insaturado Atlac 383 por su resistencia química contra fluidos ácidos y cáusticos a un costo menor que las resinas de éster de vinilo estándar.

El tanque de enfriamiento, el depurador y las partes cilíndricas de la pila se fabricaron mediante un proceso de fabricación híbrido, combinando el devanado de filamento húmedo con una capa exterior de telas tejidas bidireccionales aplicadas simultáneamente. Esta combinación produjo piezas con mejores propiedades mecánicas tanto en la dirección del aro (desde el devanado del filamento) como en la dirección axial (desde las telas, que se alinean con el eje de la pieza). La adición de tejido también redujo el porcentaje en peso de fibra de vidrio por parte, del 70% para una parte completamente enrollada con filamento al 55%. Esto aumenta la cantidad de resina resistente a la corrosión por pieza. Otros componentes se fabricaron a mano.

Resolviendo desafíos de diseño

Ollearis enfrentó varios desafíos al diseñar el equipo para este proyecto. Un desafío surgió de la necesidad de incluir una capa de barrera contra la corrosión de resina pesada en la superficie interior del tanque de enfriamiento, que presentaba riesgos de agrietamiento (o agrietamiento) debido al choque térmico durante la operación. El equipo mejoró la resistencia del componente al choque térmico reforzando la barrera contra la corrosión con un velo de superficie de fibra de carbono.

Un segundo desafío era que Ollearis necesitaba encontrar una manera de soportar el peso del empaque dentro del depurador:el empaque es el material que elimina los gases del aire que pasa a través del depurador. Para solucionar esto, Ollearis instaló una rejilla compuesta debajo del empaque, sostenida por una repisa compuesta y dos vigas compuestas. El reborde y las vigas tienen una sección transversal rectangular hueca y el reborde está relleno de espuma de poliuretano. La repisa se fabricó directamente en el depurador cilíndrico enrollado en filamento como una sola pieza; la unión después de la fabricación presentaría un riesgo de desprendimiento debido a las cargas del peso del embalaje. Las vigas están sostenidas por boquillas compuestas especialmente diseñadas unidas a la carcasa del depurador.

Un tercer desafío de diseño surgió del hecho de que el tanque de enfriamiento y el depurador funcionan al vacío pero tienen fondos planos:los paneles compuestos planos tienen poca resistencia a la presión y al vacío y, por lo general, deben ser muy gruesos para soportar tales cargas, lo que los hace costosos de fabricar. Para cumplir con los objetivos del proyecto, Ollearis desarrolló una solución menos costosa mediante el uso de una construcción tipo sándwich que comprende un núcleo de tejido de fibra de vidrio 3D impregnado de resina revestido con capas de revestimiento compuesto, para reducir el costo y el peso de una pieza sólida compuesta.

Para este proyecto, los componentes compuestos se diseñaron y entregaron en 2016, y la instalación final se completó en 2017.