Resinas resistentes à corrosão habilitam equipamentos petroquímicos de FRP

Os materiais compostos são conhecidos por sua durabilidade em ambientes altamente corrosivos, mas para um desempenho ideal é essencial selecionar a resina certa para cada aplicação. O complexo petroquímico da subsidiária da SABIC (Riade, Arábia Saudita) Petrokemya em Jubail, Arábia Saudita, produz uma variedade de produtos químicos como etileno, estireno, cloro, etanol industrial bruto e muito mais. Para o processo de produção, o complexo exigia uma unidade de combustão com vários componentes grandes e tubos que devem resistir ao ácido clorídrico sem corrosão.

O projeto e a fabricação do tanque de resfriamento da unidade de combustão, purificador, tanque de exaustão e vasos e tubulação associados foram atribuídos a uma equipe que incluiu o fabricante de equipamentos resistentes à corrosão Ollearis (Martorelles, Espanha), a empreiteira China Tianchen Engineering Corp. (TCC, Tianjin, China ) e a empresa de engenharia John Zink Hamworthy Combustion (Tulsa, Okla., EUA). Esses componentes foram necessários para resistir ao contato com ácido clorídrico, atender a vários desafios de design e ser uma solução econômica.

Compósitos reforçados com fibra de vidro foram escolhidos como um material capaz de resistir a produtos químicos altamente corrosivos, enquanto oferece uma solução mais econômica do que ligas metálicas especializadas. Todos os componentes principais foram construídos em plástico reforçado com fibra (FRP), com algumas exceções menores, incluindo as alças de içamento e retenção (aço inoxidável), bicos de pulverização (termoplástico ou metálico) e embalagem do purificador.

Para fornecer a solução mais econômica ao mesmo tempo que satisfaz os requisitos de desempenho, Ollearis recorreu a três resinas AOC (Collierville, Tenn., U.S.) Atlac. “Selecionamos os tipos de resina usando o Guia de Resistência Química da AOC, bem como a experiência da equipe de serviço técnico da AOC, considerando os fluidos manuseados e as temperaturas de projeto detalhadas pelo cliente. Era preciso garantir que as resinas propostas funcionassem bem nas condições [exigidas] ”, explica Adriano Ureña, gerente técnico da Ollearis.

Ollearis escolheu a resina epóxi Novolac Atlac 590 para o tanque de têmpera, que é a primeira fase do processo de limpeza de gases. O tanque mede 11,8 metros de altura com um diâmetro interno (ID) de 3 metros. O desafio é que, quando operacional, o gás de exaustão da unidade de combustão entra neste tanque de resfriamento a uma temperatura de aproximadamente 300 ° C e é resfriado muito rapidamente por água pulverizada de bicos próximos à entrada de gás. Atlac 590 foi escolhido para fornecer resistência à solução de ácido clorídrico e retenção da força nas temperaturas elevadas exigidas.

Para o purificador de 14,10 m de altura, a chaminé de exaustão de 39,7 m de onde o gás limpo é liberado e o duto de 1,45 m de comprimento conectando o purificador e o tanque de resfriamento, a resina epóxi vinil éster Atlac 430 bisfenol A foi escolhida . Diz-se que este é um produto padrão versátil que corresponde às condições de temperatura comparativamente menos desafiadoras para esses componentes - as temperaturas de design do depurador e da pilha de exaustão chegam a 85 ° C. O purificador é exposto à solução de ácido clorídrico que entra do tanque de resfriamento, bem como à solução de hidróxido de sódio presente na água de purificação que é usada para neutralizar o ácido. A chaminé de exaustão também é exposta ao ar contendo uma pequena quantidade de ácido clorídrico e cloro úmido.

Para o sistema de tubulação instalado ao redor do lavador e tanque de resfriamento, o poliéster Bisfenol A insaturado Atlac 383 foi escolhido por sua resistência química contra ácidos e fluidos cáusticos a um custo mais baixo do que as resinas de éster vinílico padrão.

O tanque de resfriamento, o purificador e as partes cilíndricas da pilha foram fabricados por meio de um processo de fabricação híbrido, combinando o enrolamento de filamento úmido com uma camada externa de tecidos bidirecionais aplicados simultaneamente. Essa combinação produziu peças com melhores propriedades mecânicas tanto na direção do arco (do enrolamento do filamento) quanto na direção axial (dos tecidos, que se alinham com o eixo da peça). A adição de tecido também reduziu a porcentagem em peso de fibra de vidro por peça, de 70% para uma peça totalmente enrolada em filamento para 55%. Isso aumenta a quantidade de resina resistente à corrosão por peça. Outros componentes foram produzidos via layup manual.

Resolvendo desafios de design

Ollearis enfrentou vários desafios ao projetar o equipamento para este projeto. Um desafio veio da necessidade de incluir uma camada de barreira de corrosão de resina pesada na superfície interna do tanque de têmpera, o que representava riscos de fissuras - ou rachaduras - devido ao choque térmico durante a operação. A equipe melhorou a resistência do componente ao choque térmico, reforçando a barreira contra corrosão com um véu de fibra de carbono.

Um segundo desafio era que Ollearis precisava encontrar uma maneira de suportar o peso da embalagem dentro do lavador - a embalagem é o material que remove os gases do ar que passam pelo lavador. Para resolver isso, Ollearis instalou uma grade composta abaixo da embalagem, apoiada por uma saliência composta e duas vigas compostas. A saliência e as vigas têm uma seção transversal retangular oca e a saliência é preenchida com espuma de poliuretano. A saliência foi fabricada diretamente no purificador cilíndrico enrolado em filamento como uma peça única; a colagem após a fabricação representaria um risco de descolamento devido às cargas do peso da embalagem. As vigas são suportadas por bicos compostos especialmente projetados, ligados à carcaça do purificador.

Um terceiro desafio de projeto veio do fato de que o tanque de resfriamento e o lavador operam sob vácuo, mas têm fundos planos - os painéis compostos planos têm baixa resistência à pressão e ao vácuo e geralmente precisam ser muito espessos para suportar tais cargas, tornando-os caros de fabricar. Para cumprir as metas do projeto, Ollearis desenvolveu uma solução menos dispendiosa usando uma construção em sanduíche que compreende um núcleo de tecido de fibra de vidro 3D impregnado de resina e revestido com camadas de revestimento composto, para reduzir o custo e o peso de uma peça sólida composta.

Para este projeto, os componentes compostos foram projetados e entregues em 2016, com instalação final concluída em 2017.