W jaki sposób grzejniki PTFE wykorzystuje się do ogrzewania roztworów katalizatorów kwasowych w alkilowaniu petrochemicznym?

Jednostki alkilujące w rafineriach wykorzystują kwas siarkowy lub fluorowodorowy jako katalizator do mieszania lekkich węglowodorów w celu wytworzenia wysoko-oktanowych składników benzyny. Grzejnik musi wytrzymać kwaśną atmosferę, która spowodowałaby rozpad elementu-ze stali nierdzewnej w ciągu kilku godzin, podczas gdy strumienie katalizatora muszą zostać podgrzane do dokładnych temperatur reakcji. Zastosowania kwasowego katalizatora alkilującego z podgrzewaczem PTFE w procesie alkilowania petrochemicznego stały się standardowym rozwiązaniem zapewniającym niezawodne i bezpieczne ogrzewanie procesowe w tym wymagającym sektorze.

Funkcja grzejników PT w pętlach katalizatora alkilującego
Kwaśny roztwór katalizatora przepuszcza się w sposób ciągły przez pętlę reakcyjną w standardowej maszynie do alkilowania. Grzałkę zanurzeniową z PTFE instaluje się bezpośrednio w zbiorniku z przegrodą ochronną lub w pętli cyrkulacyjnej-bocznego strumienia. Jego zadaniem jest podniesienie i utrzymanie temperatury katalizatora w zakresie od 30 do 60 stopni Celsjusza, która jest wystarczająco wysoka, aby wywołać zamierzoną reakcję alkilowania, ale znacznie poniżej maksymalnej wartości granicznej ciągłej pracy wynoszącej 110 stopni Celsjusza dla osłony PTFE.

Dlaczego tradycyjne materiały nie działają
HF, czyli kwas fluorowodorowy, jest niezwykle agresywny. Ludzkie kości są atakowane przez HF nawet przy niskich dawkach, a każdy wyciek z grzejnika stwarza poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa publicznego. Podczas stosowania HF większość metali, w tym stal nierdzewna i stopy o wysokiej-niklu, ulega korozji międzykrystalicznej lub szybkiemu wżerowi. Stal węglowa i wiele metali o temperaturze powyżej 40 stopni ulega silnej korozji pod wpływem stężonego kwasu siarkowego, który jest stosowany w różnych procedurach alkilowania.

W typowych warunkach pracy PTFE (politetrafluoroetylen) jest jednym z niewielu materiałów całkowicie obojętnych na działanie kwasów siarkowego i fluorowodorowego. Cały element grzejny grzałki zanurzeniowej z PTFE jest zamknięty w chemicznie odpornej osłonie, która zapobiega korozji, degradacji i wypłukiwaniu jonów metali do strumienia katalizatora, dzięki czemu nie ma odsłoniętych powierzchni metalowych.

Utrzymanie czystości katalizatora
Aktywność i selektywność katalizatora alkilowania można zmniejszyć w obecności rozpuszczonych jonów metali. Jony metali w korodującym grzejniku powodują niepożądane reakcje uboczne, które zwiększają zużycie kwasu i zmniejszają produkcję benzyny. Żywotność katalizatora ulega wydłużeniu, a cykle regeneracji kwasu stają się bardziej przewidywalne, ponieważ jednostka alkilowania petrochemicznego z katalizatorem kwasowym z podgrzewaczem PTFE nie wytwarza żadnych zanieczyszczeń metalicznych.

Zapobieganie zanieczyszczaniu organizmu-kwasowymi, rozpuszczalnymi produktami ubocznymi oleju
„Oleje-rozpuszczalne w kwasach” (ASO) to substancje-podobne do polimerów, które mogą powstawać podczas reakcji alkilowania. Na gorących powierzchniach często gromadzą się te ciężkie odpady. Ponieważ PTFE nie jest-przywierający, ASO nie może mocno przylegać do osłony grzejnika. Podczas rutynowej konserwacji wszelkie powstałe zanieczyszczenia można łatwo wyeliminować. Z drugiej strony na grzejnikach z osłoną metalową-podłączonych do tego samego urządzenia często tworzy się trwały kamień węglowy lub siarczkowy, powodując miejscowe przegrzanie i wczesną awarię.

Przydatne zalety powierzchni-nieprzywierających
Krótszy czas przestojów w celu konserwacji: Osłonę PTFE można spłukać lub wytrzeć do czysta bez konieczności intensywnego czyszczenia.

Nie ma szans na zniszczenie ochronnej warstwy tlenku: odporność na korozję PTFE jest niezależna od powłoki pasywnej.

Stały transfer ciepła: Z biegiem czasu gęstość watów na powierzchni osłony pozostaje stała ze względu na brak gromadzenia się kamienia.

Niezawodność grzejnika w trwającym procesie alkilowania
Nieplanowane przestoje instalacji alkilowania rafinerii są dość kosztowne. Do ciągłej pracy niezbędna jest niezawodność grzejnika. Grzejniki PTFE nie mają połączeń lutowanych ani spawanych metalowych szwów, które mogłyby pęknąć pod wpływem ogrzewania. Potencjalne drogi wycieku w przypadku wtargnięcia żrącego kwasu są eliminowane dzięki mocnej, jednolitej obudowie drutu oporowego. Ryzyko wycieku kwasu jest mniejsze, ponieważ osłona z PTFE nie pęknie w katastrofalny sposób nawet w przypadku awarii elektrycznej.

Uwaga dotycząca bezpieczeństwa obsługi HF
Integralność materiału jest niewystarczająca w przypadku stosowania podgrzewacza PTFE do obsługi kwasu fluorowodorowego. HF przenika przez wiele powszechnie stosowanych uszczelek i materiałów uszczelniających, a nawet najmniejszy wyciek może stanowić poważne ryzyko dla pracowników. W rezultacie wymagane są następujące procedury:

Częste testy elektryczne: Co tydzień należy oceniać rezystancję izolacji. Jeżeli spadek jest mniejszy niż 10 MΩ, należy natychmiast przeprowadzić badanie.

Dodatkowa obudowa: grzejnik należy umieścić w dwuściennej-rurce z systemem monitorowania wycieków lub w kwasoodpornym-zbiorniku zabezpieczającym.

Wentylacja obudowy: Aby uniknąć gromadzenia się oparów HF, należy oczyścić lub wywietrzyć każdą skrzynkę przyłączeniową lub obudowę zacisków.

Ochrona personelu: w przypadku pracowników, którzy usuwają grzejniki, wymagane są kombinezony-kwasoodporne i-samodzielny sprzęt do oddychania.

Podsumowując, wymagania ekstremalnej chemii Extreme Material Solutions
Istotnym elementem łańcucha alkilowania są grzejniki PTFE. Umożliwiają niezawodną i skuteczną syntezę oktanów poprzez bezpieczne ogrzewanie strumieni katalizatora kwasu fluorowodorowego lub siarkowego do temperatury 30–60 stopni, zapobiegając jednocześnie korozji, zanieczyszczeniom i uwalnianiu jonów metali. PTFE jest preferowanym materiałem do jednego z najbardziej wymagających zadań grzewczych w sektorze petrochemicznym ze względu na jego wyraźną obojętność chemiczną,-nieprzywierającą powierzchnię i trwałość mechaniczną. W przypadku alkilowania katalizatora kwasowego grzejnik PTFE zapewnia ekstremalne rozwiązania materiałowe wymagane w ekstremalnej chemii.