Trattamenti Caustici

Programmi di disincrostazione per il trattamento di lavaggio caustico.

La pirolisi delle materie prime liquide e gassose di alimentazione per la produzione di etilene viene eseguita in unità di cracking a vapore. I gas di cracking contengono anidride carbonica e acido solfidrico, che devono essere eliminati dai gas dopo il cracking. L'acido solfidrico è un veleno del catalizzatore per i reattori di idrogenazione. L'anidride carbonica può solidificarsi a basse temperature negli scambiatori di calore e negli impianti di frazionamento. Può essere assorbita nell'etilene con conseguenze sulla qualità del prodotto e sui processi successivi. Questi gas acidi vengono eliminati con una soluzione caustica (NaOH) in torri di lavaggio con reagenti caustici. La torre di lavaggio (gorgogliatore caustico) viene tipicamente installata a monte dell'ultimo compressore.

Le torri di lavaggio caustiche sono soggette frequentemente a incrostazioni di polimeri. Le incrostazioni delle pareti interne di una torre di lavaggio caustica e di un impianto di ossidazione caustica a umido sono problemi noti. Questi problemi vengono identificati dagli operatori con le espressioni “incrostazioni da marea rossa / Red-tide fouling” oppure “olio rosso / Red oil”. Il passaggio del sodio nello stadio del successivo compressore non avviene di rado e comporta problemi nelle unità a valle. Si formano prodotti di condensazione del tipo aldolo e una concentrazione elevata di diolefine C4 e C5. La polimerizzazione degli aldoli per condensazione è una reazione catalizzata dalle basi. Il gas che si ottiene dal cracking contiene prodotti di tipo carbonilico quali aldeidi e chetoni. La presenza di acetaldeide nei flussi di gas ottenuti dal cracking è assolutamente comune.

La base caustica toglie un protone dalla molecola dell'aldeide formando un carbanione. Questo carbanione reagisce con un'altra molecola di aldeide per formare il gruppo aldolo. Questo contiene ancora un'aldeide reattiva che può continuare la reazione. I polimeri nelle torri di lavaggio caustiche creano catene più lunghe che rimangono sospese nella soluzione caustica. I prodotti di condensazione aldoli vengono spesso denominati “olio rosso”, perché sono di un colore che va dall'arancio al rosso e fino al rosso bruno. I polimeri possono assorbire altri materiali organici dal gas che si ottiene dal cracking. Questo fa aumentare la caduta di pressione e la formazione di incrostazioni. Inoltre, composti insaturi come l'1,3 butadiene possono facilmente essere disciolti nella soluzione caustica. Assieme a ossidi metallici e a composti ossigenati si formano più polimeri per aumentare la produzione di olio rosso.
Kurita ha messo a punto criteri molto efficienti di prevenzione delle incrostazioni, che inibiscono la condensazione degli aldoli. Si evita così la formazione di materiale polimerico. Gli antincrostanti con proprietà disperdenti mantengono le particelle di polimero sufficientemente piccole da evitare l'agglomerazione dei polimeri. Gli antincrostanti con proprietà di cattura dei radicali arrestano il meccanismo di polimerizzazione dei radicali liberi. Il programma di trattamento può essere monitorato eseguendo l'analisi della soda caustica esausta. Il trattamento successivo consente di ovviare al costoso lavaggio della benzina e riduce inoltre il carico sull'unità di ossidazione della soda caustica esausta. Questo riduce il carico COD (Chemical Oxygen Demand / domanda chimica di ossigeno) sull'impianto delle acque reflue. Si evita una contaminazione da sodio nel sistema DSG attraverso il riciclo della benzina esausta.

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