Alkylačné jednotky v rafinériách kombinujú ľahké uhľovodíky na výrobu vysoko-oktánových benzínových komponentov, pričom ako katalyzátor sa používa kyselina fluorovodíková alebo sírová. Prúdy katalyzátora sa musia zahriať na presné reakčné teploty, ale ohrievač musí prežiť kyslé prostredie, ktoré by rozpustilo prvok z nehrdzavejúcej-oceli v priebehu niekoľkých hodín. V tejto náročnej službe,PTFE ohrievač kyslý katalyzátor petrochemická alkyláciaaplikácie sa stali štandardným riešením pre bezpečný a spoľahlivý proces ohrevu.
Úloha PT ohrievačov v alkylačných katalytických slučkách
V typickej alkylačnej jednotke cirkuluje kyslý katalyzátorový roztok kontinuálne cez reakčnú slučku. PTFE ponorný ohrievač je umiestnený buď v bočnej-cirkulačnej slučke prúdu alebo priamo vo vnútri nádrže vybavenej ochrannou prepážkou. Jeho úlohou je zvýšiť a udržať teplotu katalyzátora v rozsahu 30–60 stupňov – dostatočne horúcu na to, aby podporila požadovanú alkylačnú reakciu, ale zároveň v rámci maximálneho nepretržitého prevádzkového limitu PTFE plášťa 110 stupňov.
Prečo konvenčné materiály zlyhávajú
Kyselina fluorovodíková (HF) je mimoriadne agresívna. Aj pri nízkych koncentráciách HF napáda ľudskú kosť pri kontakte a akýkoľvek únik z ohrievača predstavuje veľké bezpečnostné riziko. Väčšina kovov vrátane nehrdzavejúcej ocele a zliatin s vysokým-niklom trpí pri vysokofrekvenčnom využívaní rýchlou jamkovou alebo medzikryštalickou koróziou. Koncentrovaná kyselina sírová, používaná v iných alkylačných procesoch, je intenzívne korozívna pre uhlíkovú oceľ a mnohé zliatiny nad 40 stupňov.
PTFE (polytetrafluóretylén) je jedným z mála materiálov, ktorý za normálnych prevádzkových podmienok zostáva úplne inertný voči kyseline fluorovodíkovej aj sírovej. PTFE ponorný ohrievač neobsahuje žiadne odkryté kovové povrchy; celé vyhrievacie teleso je zapuzdrené v chemicky odolnom plášti, ktorý nekoroduje, nedegraduje ani nevyplavuje kovové ióny do prúdu katalyzátora.
Zachovanie čistoty katalyzátora
Prítomnosť rozpustených kovových iónov môže otráviť alkylačný katalyzátor, znížiť jeho aktivitu a selektivitu. Kovové ióny z korodujúceho ohrievača podporujú nežiaduce vedľajšie reakcie, zvyšujú spotrebu kyseliny a znižujú výťažnosť benzínu. Pretože aPTFE ohrievač kyslý katalyzátor petrochemická alkyláciajednotka neuvoľňuje žiadne kovové nečistoty, životnosť katalyzátora sa predlžuje a cykly regenerácie kyseliny sa stávajú predvídateľnejšie.
Odolnosť voči znečisteniu kyselinami-rozpustnými vedľajšími olejmi
Počas alkylačnej reakcie sa môžu vytvárať polymérne-zlúčeniny známe ako „kyselinové-rozpustné oleje“ (ASO). Tieto ťažké vedľajšie produkty majú tendenciu ukladať sa na horúcich povrchoch. Nepriľnavá povaha PTFE zabraňuje silnému priľnutiu ASO k plášti ohrievača. Akékoľvek ľahké znečistenie, ktoré sa vyskytne, možno ľahko odstrániť počas bežnej údržby. Naproti tomu ohrievače s kovovým{7}}plášťom v rovnakej prevádzke často vytvárajú húževnatý uhlíkatý alebo sulfidický kameň, čo vedie k lokalizovanému prehriatiu a predčasnému zlyhaniu.
Praktické výhody-nelepivých povrchov
Zníženie prestojov pri údržbe: PTFE plášť možno utrieť dočista alebo opláchnuť bez abrazívneho čistenia.
Žiadne riziko poškodenia ochrannej oxidovej vrstvy: PTFE sa nespolieha na pasívny film, pokiaľ ide o odolnosť proti korózii.
Konzistentný prenos tepla: Neprítomnosť usadzovania vodného kameňa udržuje hustotu wattov na povrchu plášťa rovnomernú v priebehu času.
Spoľahlivosť ohrievača pri kontinuálnej alkylačnej prevádzke
V alkylačnej jednotke rafinérie sú neplánované odstávky mimoriadne nákladné. Spoľahlivosť ohrievača je rozhodujúca pre nepretržitú prevádzku. PTFE ohrievače nemajú žiadne zvárané kovové švy ani spájkované spoje, ktoré by mohli prasknúť pri tepelných cykloch. Pevné, homogénne zapuzdrenie odporového drôtu eliminuje potenciálne únikové cesty pre prenikanie korozívnej kyseliny. Aj keď dôjde k elektrickej poruche, PTFE plášť sa katastrofálne neroztrhne, čím sa zníži riziko uvoľnenia kyseliny.
Bezpečnostná poznámka pre HF servis
Keď sa ohrievač PTFE používa v prevádzke s kyselinou fluorovodíkovou, samotná integrita materiálu nestačí. HF preniká do mnohých bežných tesniacich a tesniacich materiálov a dokonca aj mikroskopické netesnosti môžu spôsobiť vážne nebezpečenstvo pre personál. Preto sú povinné nasledujúce postupy:
Pravidelné elektrické skúšky:Izolačný odpor by sa mal merať týždenne. Akýkoľvek pokles pod 10 MΩ si vyžaduje okamžité vyšetrenie.
Sekundárny obal:Ohrievač musí byť nainštalovaný vo vnútri kyselinovzdornej nádoby odolnej voči kyselinám alebo dvojitej{1} rúrky s detekciou úniku.
Vetranie krytu:Akákoľvek spojovacia skriňa alebo kryt terminálu musia byť prečistené alebo vetrané, aby sa zabránilo akumulácii vysokofrekvenčných pár.
Ochrana personálu:Operátori, ktorí odstraňovajú ohrievač, musia nosiť obleky odolné voči kyselinám a -autonómny dýchací prístroj.
Záver: Extrémna chémia si vyžaduje extrémne materiálové riešenia
PTFE ohrievače slúžia ako dôležitý článok v alkylačnom reťazci. Bezpečným zahrievaním prúdov katalyzátora kyseliny fluorovodíkovej alebo kyseliny sírovej na 30–60 stupňov, pričom odolávajú korózii, znečisteniu a uvoľňovaniu kovových iónov, umožňujú spoľahlivú a efektívnu výrobu oktánového čísla. Jedinečná chemická inertnosť PTFE v kombinácii s jeho-nepriľnavým povrchom a mechanickou odolnosťou z neho robí materiál voľby pre jednu z najagresívnejších vykurovacích úloh v petrochemickom priemysle. Extrémna chémia si vyžaduje extrémne materiálové riešenia – a pri kyslej katalyzátorovej alkylácii poskytuje ohrievač PTFE presne to.
