Les instal·lacions de producció petroquímica són instal·lacions industrials completes que utilitzen petroli i gas natural com a matèries primeres per produir matèries primeres químiques bàsiques com ara etilè, propilè, benzè i p-xilè i productes de polímers com resina sintètica, cautxú sintètic i fibra sintètica mitjançant una sèrie de reaccions químiques complexes com el craqueig, el reformat, la polimerització i l'alquilació. Aquests processos solen implicar alta temperatura, alta pressió, exposició a l'hidrogen i forts mitjans corrosius, la qual cosa imposa requisits extremadament estrictes als materials dels equips de producció.
Avantatges i característiques clau
Excel·lent tolerància a alta temperatura i alta pressió.
Els dispositius de reacció del nucli petroquímic, com ara els tubs de secció radiant i les canonades de vapor d'alta -temperatura del forn de craqueig d'etilè, han estat operant a una temperatura elevada per sobre dels 800 graus durant molt de temps. L'elecció d'acer d'aliatge especial amb una excel·lent resistència a la temperatura, resistència a la fluència i a l'oxidació, com ara l'acer aliat resistent a la calor millorat de la sèrie HP (25Cr-35Ni), és la clau per garantir el funcionament segur i estable a llarg termini de la planta sota càrrega tèrmica extrema.
Solucions anti-corrosió diversificades
Hi ha molts tipus de mitjans en el procés de producció petroquímica, i l'entorn de corrosió és complex i canviant, incloent, entre d'altres, corrosió de sofre a alta temperatura, corrosió d'àcid naftènic, corrosió d'hidrogen, fissuració per corrosió per estrès de clorur i corrosió d'àcid politiònic. L'acer ofereix un pedigrí complet des d'acer al carboni, acer de baix aliatge, acer inoxidable (austenita, ferrita, dúplex), aliatge basat en níquel-a aliatge especial mitjançant aliatge, que es pot adaptar segons l'entorn de corrosió específic per aconseguir el millor equilibri entre seguretat i economia.
Excel·lent capacitat de fabricació i reparació
Les plantes petroquímiques són majoritàriament equips a gran-escala personalitzats en una sola peça o en lots petits. La bona plasticitat, soldabilitat i la tecnologia de tractament tèrmic madur de l'acer fan que les estructures complexes com el forn de craqueig i la gran torre es fabriquen amb èxit. En el funcionament-a llarg termini i el manteniment regular del dispositiu, la reparació dels components d'acer (com ara la superfície, la soldadura de reparació i la substitució local) és molt superior a la de molts altres materials, la qual cosa allarga considerablement la vida útil general del dispositiu.
Disseny madur i fiable i sistema estàndard
La indústria petroquímica té estàndards de materials madurs (com ASME, ASTM, NACE, etc.) i especificacions de disseny que són universalment acceptades. Les dades de rendiment (propietats mecàniques, dades de corrosió i qualificació del procediment de soldadura) de cada acer estan recolzades per bases de dades detallades, que proporcionen una base sòlida i fiable per al disseny d'enginyeria, l'avaluació de la seguretat i la gestió i control de riscos, i garanteixen l'estandardització i la seguretat de la construcció i l'operació de plantes petroquímiques a tot el món.
Típic Aplicacions
Tub de forn de craqueig d'etilè: els tubs d'acer d'aliatge resistents a la calor-fonat centrífugament com el 25Cr-35Ni-Nb (HP40Nb) s'utilitzen àmpliament per suportar la temperatura de la paret fins a 1150 C..
Torre d'adsorció de la planta de p-xilè (PX): la placa d'acer compost d'acer inoxidable (SA516 Gr.70+ 304L) s'utilitza sovint al cos de la torre per resistir la corrosió del medi aromàtic.
Reactor de bucle de polipropilè: fet d'acer d'aliatge de baixa-resistencia-alta resistència en un entorn de polimerització d'alta-pressió, i la paret interior està molt polida o tractada especialment per evitar que el polímer s'enganxi a la paret.
Els recipients a pressió i els reactors són l'equip bàsic dels processos químics i petroquímics, que s'utilitzen per a reaccions físiques o químiques, emmagatzematge i separació de materials. Funcionen a una pressió i temperatura establertes (normalment alta pressió) i el medi intern sovint és inflamable, explosiu, tòxic o fortament corrosiu. El seu disseny, fabricació i selecció de materials estan directament relacionats amb la seguretat i l'estabilitat de tota la fàbrica.
Avantatges i característiques clau
L'alta resistència i duresa garanteixen la seguretat intrínseca.
Com a límit de pressió-, la carcassa del contenidor ha d'evitar fractures fràgils catastròfiques i explosions de plàstic. Mitjançant l'adopció de plaques d'acer d'aliatge de baixa -resistència-(com SA516GR. 70 i SA537CL{. 1) i garantint que els materials (especialment la zona afectada per la soldadura i la calor) encara tinguin una resistència a l'impacte suficient a la temperatura del metall de disseny més baixa, el marge de seguretat de l'equip en condicions de treball anormals és fonamentalment garantit.
Resistència a l'esquerda ambiental dirigida
En entorns de sulfur d'hidrogen humit, s'han d'utilitzar plaques d'acer amb resistència a l'esquerdat induïda per l'hidrogen{0}(HIC) i al craqueig per corrosió per tensió de sulfur (SSC) (que compleix la norma NACE MR0175/ISO 15156). La prevenció del craqueig per corrosió per tensió alcalina (ASCC) s'ha de considerar a la unitat de desulfuració líquida d'amina. En un entorn de clorur, es necessita un tractament tèrmic d'acer inoxidable dúplex o post-soldadura per eliminar l'estrès. L'acer pot complir aquests requisits específics mitjançant l'optimització de la composició i el control del procés de producció.
Combinació de materials flexibles i tecnologia composta
Per a mitjans altament corrosius, és car utilitzar tots els aliatges avançats. És un esquema econòmic i eficaç per adoptar l'estructura composta d'"acer + capa resistent a la corrosió", com ara un revestiment d'aliatge a base d'acer inoxidable o níquel- sobre acer al carboni o substrat d'acer de baix aliatge, o directament utilitzant un compost explosiu o una placa d'acer composta laminada. Això dóna un joc total als avantatges de resistència de l'acer base i als avantatges de resistència a la corrosió dels materials de revestiment.
Herència de fabricació i inspecció fiable
La fosa, laminació, tractament tèrmic i posterior tall, conformació, soldadura i assaigs no destructius d'acer per a recipients a pressió han format un conjunt de sistemes industrials extremadament rigorosos i madurs. L'ASME VIII, GB 150 i altres especificacions reconegudes internacionalment han establert disposicions obligatòries sobre materials, disseny, fabricació i inspecció per garantir que tots els contenidors d'ex-fàbrica tinguin una garantia de qualitat traçable.
Típic Aplicacions
Reactor d'hidrogenació
El gruix típic de la paret és enorme, adoptant 2,25Cr-1Mo (SA387 Gr.22) o 3Cr-1Mo soldadura de forja d'acer o estructura de soldadura de plaques, i la paret interior està coberta amb acer inoxidable TP309L + TP347.
Dipòsit esfèric d'amoníac líquid
L'acer d'alta resistència de baix aliatge (com ara 07MnNiMoVDR) s'utilitza habitualment per reduir el gruix de la paret prima, i es proposen requisits estrictes de resistència a l'impacte a baixa temperatura per a les juntes soldades.
Torre d'assecat de clor a la indústria del clor{0}}àlcali
Com que el medi conté clor humit, que és extremadament corrosiu, la carcassa d'acer al carboni sol estar folrada amb cautxú o polipropilè reforçat directament (FRPP), però l'estructura de suport clau continua sent l'acer.
L'intercanviador de calor i el condensador són l'equip clau per realitzar l'intercanvi de calor i la recuperació en processos químics, que s'utilitzen àmpliament en la calefacció, refrigeració, condensació i evaporació de materials. El seu rendiment afecta directament el consum d'energia i l'eficiència de tot el procés. En general, s'enfronten a múltiples reptes, com ara l'estrès per diferència de temperatura, la corrosió de diferents mitjans al costat del tub/de la carcassa, l'escala i la vibració induïda-de fluids.
Avantatges i característiques clau
Excel·lent conductivitat tèrmica combinada amb força
Tot i que el coure, l'alumini i altres metalls tenen una millor conductivitat tèrmica, l'acer té avantatges complets en resistència, resistència a la pressió, rang de temperatura i cost. L'acer al carboni i l'acer de baix aliatge són la primera opció per a plaques de tubs i carcassa en moltes condicions de treball no-corrosives, com ara escalfadors d'aigua d'alimentació de calderes. Per als tubs de transferència de calor, els tubs d'acer inoxidable de paret fina-o els tubs d'acer de baix-aliatge poden proporcionar una bona eficiència de transferència de calor alhora que garanteixen la resistència a la pressió i la temperatura.
Àmplia selecció de materials-resistents a la corrosió
Segons diferents mitjans corrosius (ió clorur al costat de l'aigua de refrigeració, medis àcids al costat del procés, etc.), es pot seleccionar l'acer resistent a la corrosió corresponent: l'acer inoxidable austenític 304/316L s'utilitza en un entorn corrosiu general; L'acer inoxidable dúplex (com el 2205 i el 2507) s'utilitza per resistir la corrosió per estrès d'ions clorur i la corrosió per picat; El titani s'utilitza en refrigeradors d'aigua de mar, però el cost és car i l'aliatge de coure-níquel també és una de les opcions tradicionals. La família d'acer ofereix una gran quantitat d'opcions per a això.
Bona resistència a l'erosió i resistència a les vibracions.
A la zona d'-alta velocitat, com ara l'entrada del costat del tub, el medi pot provocar erosió a l'extrem del tub. Es soluciona seleccionant materials de major duresa, augmentant el gruix de la paret dels extrems de les canonades o dissenyant deflectors resistents a l'erosió-. El mòdul elàstic de l'acer és alt i la vibració dels tubs d'intercanvi de calor causada pel flux de fluids es pot suprimir eficaçment i es pot prevenir el dany per fatiga mitjançant un disseny raonable de la placa de suport i un disseny de deflector.
Fabricació madura i comoditat de manteniment
Els processos de fabricació com ara la perforació de làmines de tubs, l'expansió o la soldadura de tubs d'intercanvi de calor i l'enrotllament de carcassa són molt madurs i fiables per a l'acer. En cas de corrosió local i fuites en funcionament, el manteniment en línia es pot dur a terme tapant canonades, la qual cosa és molt important per garantir la continuïtat de la producció, i aquest manteniment es deu en gran part a les característiques de processament de l'acer.
Típic Aplicacions
Bescanviador de calor-alta pressió de la unitat d'hidrogenació de la refineria
La carcassa i el tub són mitjans d'hidrogen d'alta{0}}pressió, la carcassa està feta d'acer 2,25Cr-1Mo i els tubs estan fets del mateix material o d'acer inoxidable austenític.
Condensador superficial de vapor d'una central elèctrica o planta química
La carcassa és d'acer al carboni i milers de tubs de transferència de calor estan fets tradicionalment de llautó marí o coure blanc. Les unitats modernes de gran-escala utilitzen principalment tubs d'acer inoxidable TP304/TP316 o tubs de titani, i la làmina de tubs utilitza plaques compostes d'acer inoxidable.
Preescalfador d'aigua d'alimentació de caldera de la unitat de síntesi de metanol
Generalment fet d'acer al carboni (tub SA179, carcassa SA516), amb l'economia com a consideració principal.
Els dipòsits d'emmagatzematge i les sitges s'utilitzen per a l'emmagatzematge estàtic de matèries primeres, productes intermedis, productes acabats i diversos materials auxiliars (com ara aigua i productes químics). La seva escala va des de petits dipòsits de diversos metres cúbics fins a tancs d'emmagatzematge gegants de més de 100.000 metres cúbics. El disseny ha de tenir en compte la pressió de la columna hidrostàtica, les característiques del material (corrosivitat, toxicitat i volatilitat), les càrregues ambientals (vent, neu i terratrèmol) i l'assentament de la base.
Avantatges i característiques clau
Excel·lent economia i capacitat de construcció a gran-escala
Per als grans dipòsits d'emmagatzematge atmosfèrics i de baixa pressió, l'acer (principalment acer al carboni) és l'únic material que pot tenir en compte la resistència, la mecanització i l'economia. Enrotllant i soldant plaques d'acer grans (amb una amplada de més de 3 metres), es poden construir de manera eficient dipòsits d'emmagatzematge gegants amb un diàmetre de més de 100 metres i el rècord mundial de volum de tancs únics ha superat els 240.000 metres cúbics, cosa que és difícil d'aconseguir amb altres materials.
Disseny flexible per satisfer diferents requisits d'emmagatzematge
- Dipòsit d'emmagatzematge cilíndric vertical atmosfèric: la paret del dipòsit adopta el mètode del "punt de disseny variable" i s'utilitzen plaques d'acer amb diferents gruixos de dalt a baix per suportar econòmicament la pressió hidrostàtica creixent.
- Dipòsit de baixa-pressió/sostre flotant intern: s'utilitza per emmagatzemar líquids volàtils, amb requisits especials per a l'acer de la placa superior i el sistema de segellat.
- Dipòsit esfèric a pressió: S'utilitza per emmagatzemar gas liquat (GLP, amoníac líquid, etc.). Està fet de placa d'acer d'aliatge de baixa-resistencia-alta (com ara 07MnNiMoVDR) i després soldada per reduir el gruix de la paret i garantir la seguretat.
- Búnquer: tenint en compte el flux i el desgast dels materials en pols, es poden utilitzar plaques d'acer -resistents al desgast (com la sèrie Hardox) per fer peces clau.
Segellat fiable i protecció de seguretat
Assegureu-vos de l'estanquitat de la soldadura principal del dipòsit mitjançant una soldadura d'alta -qualitat. Per a mitjans inflamables, explosius o tòxics, el dipòsit d'acer es pot equipar convenientment amb vàlvula de respiració, paraflames, dispositiu d'alleujament de pressió, sistema de segellat de nitrogen i instal·lacions completes de lluita contra incendis i recollida de fuites (dic d'incendis) per formar un sistema de protecció de seguretat complet.
Fàcil d'implementar protecció i control de la corrosió.
Segons els diferents suports d'emmagatzematge (petroli brut, productes químics, aigua), es pot adoptar el corresponent recobriment anticorrosió, revestiment (goma, plàstic reforçat amb fibra de vidre) o protecció catòdica a la paret interior del dipòsit. La paret exterior del dipòsit d'acer està protegida per un sistema de recobriment. Les tecnologies d'inspecció en línia-com ara la inspecció per ultrasons periòdica del gruix de la paret i l'escaneig de fuites de flux magnètic de la placa inferior poden controlar eficaçment l'estat de corrosió i implementar el manteniment predictiu.
Típic Aplicacions
Dipòsit de sostre flotant d'emmagatzematge comercial de petroli cru
El volum sol ser de 100.000 o 150.000 metres cúbics, la paret del dipòsit està feta d'acer estructural d'alta -resistencia (com ara SPV490Q) i la placa inferior i la part superior estan fetes de plaques fines d'acer al carboni.
Dipòsit esfèric d'hidrocarburs líquids
S'utilitza per emmagatzemar propilè, gas de petroli liquat (GLP) a l'estació receptora de gas natural liquat (GNL), etc. Els materials són majoritàriament d'acer de baixa-aliatge-acer, mentre que el dipòsit d'emmagatzematge de GNL està fet d'acer níquel al 9% o tanc exterior de formigó de-capacitat total.
Dipòsit d'emmagatzematge d'àcid sulfúric concentrat
Generalment fet d'acer al carboni, està protegit pel principi que l'àcid forma una pel·lícula passiva densa a la superfície d'acer, i la concentració d'emmagatzematge i la humitat s'han de controlar estrictament.
Sitja de matèria primera/clinker (sitja d'acer) a la indústria del ciment
La placa d'acer al carboni està soldada i les zones de desgast clau a l'interior estan revestides amb plaques d'acer -resistents al desgast.
El sistema de canonades de les plantes químiques i petroquímiques és com la "xarxa vascular" del dispositiu, transportant diversos fluids de procés des de les matèries primeres fins als productes. Molts fluids són altament corrosius, tòxics o a alta temperatura i alta pressió. La fiabilitat del sistema de canonades resistents a la corrosió-determina directament la continuïtat, la seguretat i el cost de manteniment del dispositiu.
Avantatges i característiques clau
Aliatge dirigit per resistir la corrosió específica
Ajustant el contingut d'elements d'aliatge com ara crom (Cr), níquel (Ni), molibdè (Mo) i nitrogen (N), es poden personalitzar els materials de la canonada amb resistència específica a la corrosió:
- Acer inoxidable austenític (304/316L): resistència general a la corrosió, i 316L és més resistent a la corrosió per picat perquè conté molibdè.
- Acer inoxidable dúplex (2205/2507): té els avantatges de l'austenita i la ferrita, una gran resistència, una excel·lent resistència a l'esquerdament per corrosió per estrès de clorur (SCC) i la corrosió per picadura i un alt rendiment de costos.
- Acer inoxidable súper austenític (254SMO, AL-6XN®): alt molibdè i nitrogen, valor d'equivalent de picat extremadament alt (PREN), utilitzat en ambients durs com l'aigua de mar i àcid fort.
- Aliatge a base de níquel- (Hastelloy C-276, Inconel 625): s'utilitza en l'entorn mitjà àcid oxidant i reductor més corrosiu.
Sistema complet i madur de connexió i instal·lació
Les canonades d'acer-resistents a la corrosió tenen un sistema complet d'accessoris (colzes, tees, reductors), brides, vàlvules i elements de subjecció. Els mètodes de connexió són diversos, madurs i fiables, com ara la soldadura (soldadura a tope, soldadura de socket), connexió de brida (amb junta resistent a la corrosió-) i connexió especial de pinça. Això fa que la prefabricació i la instal·lació de la galeria de tubs complexos sigui eficient i precisa.
Bona resistència a alta temperatura i estabilitat tèrmica
En comparació amb moltes canonades resistents a la corrosió-no metàl·lica (com ara plàstics i FRP), les canonades metàl·liques (acer inoxidable i acer aliat) tenen una capacitat de suport a altes-temperaturas inigualable. Poden funcionar de manera estable durant molt de temps a la temperatura del procés de centenars de graus centígrads, mantenint l'estabilitat dimensional i el segellat, que és una opció inevitable per al procés d'alta-temperatura.
Comportament previsible del servei i seguiment en línia
El comportament a la corrosió dels materials de canonades metàl·liques s'estudia a fons i les dades de la taxa de corrosió són relativament completes, cosa que és convenient per a la inspecció-basada en el risc (RBI) i l'avaluació de la vida residual. Mitjançant la mesura periòdica del gruix per ultrasons, la detecció de corrents de Foucault i l'exploració de corrents de Foucault polsats, es pot controlar eficaçment l'aprimament de la corrosió del sistema de canonades i es pot realitzar un manteniment predictiu.
Aplicacions típiques
Tubs de procés de la planta d'àcid fosfòric de procés humit-
El medi conté àcid fluosilícic i àcid sulfúric, que és extremadament corrosiu. Normalment, es selecciona acer inoxidable-d'alt grau com l'acer dúplex 2205 o aliatge alt com Hastelloy® G-30.
Línia de transferència d'oli d'alta-temperatura de la unitat de destil·lació atmosfèrica i al buit
L'acer d'aliatge Cr-Mo (com l'acer 1,25Cr-0,5Mo{-Si, P11) s'utilitza per transportar petroli i gas a alta temperatura.
Conducte del sistema de refrigeració d'aigua de mar
Tradicionalment s'utilitza l'aliatge de coure-níquel (90/10 CuNi), i ara l'acer inoxidable súper dúplex (2507) o l'acer inoxidable súper austenític (254 SMO®) s'utilitza cada cop més per fer front a un entorn d'ions de clorur elevat.
Conducte de solució de carbamat d'amoni a la planta d'urea
El medi és una solució de carbamat d'amoni, que és extremadament corrosiu a alta temperatura i alta pressió. Cal utilitzar acer inoxidable de grau urea 316L (extremadament baix en carboni, qualificat per la prova de Huey) o titani.