Innovativa program för den petrokemiska industrin
Petrokemiska produktionsanläggningar drabbas av upprepade driftsstörningar. Typiska processrelaterade problem är nedsmutsning, korrosion och skumproblem. Konsekvenserna är höga driftskostnader och problem med arbetssäkerheten. Våra särskilda innovativa behandlingsprogram hjälper till att maximera prestandan, säkerställa en felfri drift av dina anläggningar och bidra till en betydande minskning av de totala driftskostnaderna.
Det är viktigt för oss att förstå dina behov, mål och målsättningar, och våra kvalificerade experter kommer att arbeta med dig på plats för att uppnå de planerade målen.
Förutom den kontinuerliga vidareutvecklingen av konventionella korrosions-, avlagrings- och polymeriseringshämmare fokuserar Kurita främst på utvecklingen av innovativa lösningar på problem, t.ex:
- Mycket effektiva demulgeringsprogram för att bryta stabila emulsionsfaser.
- Innovativa antioxidanter och antipolymerer för kylvattenkolonner och strippersystem för processvatten
- Scavenger för avlägsnande av kvicksilver och eliminering av rödoljeavlagringar i kaustiktvätttorn.
- Miljövänliga tillsatser för rengöring och sanering
- Effektivare skumdämpare (antimögelmedel) för aminsystem och stripperkolonner
Ångkrackning av gasformiga och flytande kolväten är den ledande tekniken för framställning av eten. Naphtha, gasolja, okonverterade oljor eller hydrokrackerrester är typiska flytande råvaror. Vanliga gasformiga råvaror är etan, propan och butan. I närvaro av utspädningsånga leds råvarorna till ångkrackningsugnarna. Krackningsugnen är hjärtat och startpunkten för etenproduktionen. Gasfasreaktionen kallas ångkrackning eller pyrolys. Ångkrackning är en mycket komplex process som följs av kylning, komprimering och separering. Koksbildning är en oönskad biverkan av ångkrackning. Det är ett stort driftsproblem i den strålande delen av ångkrackningsugnar och överföringsledningsväxlare. Ångutspädning sänker kolvätepartialtrycket i de krackade föreningarna. Det gynnar bildandet av primära reaktionsprodukter. Ångtillsatsen minskar tendensen till koksavlagring på ugnsrören.
Koks är en oönskad men oundviklig biprodukt från pyrolysen. Ytkatalyserade reaktioner leder till bildning av filamentös koks. I många fall orsakas koksbildningen av nickel och järn på legeringens yta. Amorft koks bildas i gasfasen. Ökade tryckfall, försämrad värmeöverföring och högre bränsleförbrukning orsakar höga produktionsförluster. Den yttre rörskiktstemperaturen stiger kontinuerligt. Detta påverkar processens selektivitet och leder till ännu snabbare koksbildning. Den bildade koksen måste avlägsnas genom kontrollerad förbränning med ånga och luft. Det är en icke-produktiv stilleståndstid för ångkrackningsugnen. Avkokningscyklerna leder till kortare livslängd på ångkrackningsugnarna.
Den historiska metoden för koksreduktion är en kontinuerlig injektion av ett sulfideringsmedel. DMS och DMDS är väletablerade tillsatser. Man tror att dessa sulfideringsmedel bryts ned och bildar sulfidiska ytor. Detta förhindrar koksbildning och oönskade kemiska reaktioner. DMS och DMDS är mycket effektiva men har vissa nackdelar. Båda sulfidtillsatserna har en mycket dålig lukt och DMDS maskeras vanligen med luktämnen. Den har en låg flampunkt och kräver särskild hantering. DMDS används främst för ångkrackningsanläggningar. Förvaring under kvävetryck i slutna behållare är nödvändig för att undvika brandrisker.
Kurita har många års erfarenhet av leverans och injektion av polysulfider. Våra polysulfider minskar bildningen av oönskad kolmonoxid (CO). Det förlänger avsevärt drifttiden för krackningsugnarna. Vi levererar DMDS men främjar användningen av ett annat sulfidmedel, som kallas CUT-COKE Technology. Kuritas CUT-COKE klassificeras som icke-farlig och kräver ingen särskild hantering och lagring. Den höga flampunkten på cirka 100 °C minskar risken för potentiella flambränder. Den låga sulfidlukten liknar gasolja. Den behöver inte maskeras med luktämnen för att dölja dålig lukt. Minskad materialbelastning och låga avkokningstider i ugnarna är ytterligare fördelar med vår kemiska behandling.
Korrosion i petrokemiska anläggningar är en allestädes närvarande fråga. Många korrosiva komponenter förekommer i petrokemiska processflöden. Vätesulfid (H2S), saltsyra (HCl) eller fluorvätesyra (HF) kan förekomma i petrokemiska råvaror. Gasformig HCl och H2S är lösliga i vatten och kan orsaka allvarlig korrosion. Vätesulfidens löslighet ökar med stigande pH-värde och sjunkande temperatur. Koldioxid eller organiska syror med låg molekylvikt kan förekomma i kondensat.
Kaustik används ofta som neutraliseringsmedel för korrosionsskydd, men har betydande nackdelar. Kaustik kan orsaka spänningskorrosionssprickor (kaustikförsprödning). Natriumsalter kan avsättas och påskynda nedsmutsning och polymerisering. Korrosion är en elektrokemisk process. Den kan kontrolleras genom användning av ett program med kemiska korrosionsinhibitorer. För korrosionskontroll används neutraliserande aminer, filmande aminer eller syreavskiljare.
Neutralisatorn måste ge ett bra korrosionsskydd när de första sura dropparna kondenserar. Kriterierna för ett bra neutraliserande aminprogram är dess amin- och aminsaltegenskaper. Aminerna måste ge ett utmärkt första kondensatskydd. Det krävs en låg potential för saltnedfall och god pH-buffring. Kuritas alkaliserande aminer fungerar genom att reagera med alla syrakomponenter i en rak reaktion. Den neutraliserande aminen flyttar pH-värdet till en högre nivå, vilket förbättrar korrosionsskyddet. Våra "färdiga formuleringar" ger rätt kombination av högkokande och lågkokande aminer. Detta garanterar korrosionskontroll i ång- och vattenfasen.
Små mängder syre påskyndar korrosionen när vattenkondensation uppstår. Metallytan reagerar med syre och bildar järnhydroxid. Reaktionsprodukten är olöslig i vatten och fälls ut. Korrosion genom syre kan kontrolleras med en syreavskiljare. Syrekorrosion observeras ofta i pannor eller system för utspädningsånggeneratorer (DSG). Under många år användes hydrazin som korrosionsinhibitor. Det är inte längre tillåtet att använda i många länder eftersom det är cancerframkallande. Kuritas mycket effektiva syreavskiljningsprogram är lätta att hantera. Våra syreavskiljare är inte cancerframkallande för att skydda och bevara de anställdas hälsa.
Kuritas program för filmning av korrosionsskyddsmedel kan hjälpa till att stoppa eller bromsa korrosionen. De ger ett perfekt skydd genom att bilda en mycket tunn film. Filmen fungerar som en barriär mot korrosiva ämnen. Om filmande aminer väljs behövs inte längre syreavskiljare, fosfater och kaustiska dispergeringsmedel. Filmande aminer kan användas i kombination med alkaliserande aminer.
Vi använder natriumfria korrosionsskyddsprodukter. På så sätt undviker vi natriuminducerad spänningskorrosion och koksbildning i ångkrackningsanläggningen. Farlig amalgamkorrosion i rågasflödet förhindras med hjälp av våra speciella kvicksilveravskiljare.
Skumbildning i petrokemiska processer kan leda till betydande problem. Det är en fysisk inlagring av gasbubblor i en vätskeformig lösning. Skumbildning sker vid gränsytan mellan gas och vätska. En vätska med låg ytspänning gör att gasbubblornas yta lätt kan expandera. Kolväten, små partiklar och syror ökar tendensen till skumbildning och stabiliteten. Negativa effekter av skumbildning är minskad genomströmning, förluster av omkostnader och separationsproblem.
Det gäller separeringstrummor, destillationskolonner, extraktionsenheter eller gas- och vätskeavskiljare. Sura gasskrubber i etenfabriker är mycket känsliga för skumning. Skumbildning är ofta kopplad till problem med fouling. Fasta polymerpartiklar kan stabilisera skummet. Skumbildning kan öka differenstrycket. Negativa effekter är emulsioner i tvättvattensektionen eller oönskad saltöverföring till utrustning i efterföljande led. Skumbildning kan bli mycket allvarligare om polymerisationen är ett problem. Extraktiva destillationssektioner i system för återvinning av butadien lider ofta av skumningsproblem. Vissa skum uppvisar en mycket hög stabilitet. Hög filmelasticitet, hög yt- och bulkviskositet är faktorer som stabiliserar skummet. Ett högt innehåll av fasta ämnen kan också stabilisera skummet. De ansamlas vid gränssnittet mellan vätska och gas. Detta förhindrar att bubblorna koalescerar och att bubblorna spricker.
Det krävs omedelbara åtgärder för att förhindra eller destabilisera befintliga skum. Skumdämpare eller skumdämpare är kemiska program som används för skumkontroll. Antimögelmedel förhindrar bildandet av skum. Skumdämpare förstör redan bildade gasbubblor. Filmen bryts på grund av att ytan minskar. Detta orsakar en stor förändring av den fria ytenergin. Resultatet är att bubbelväggen spricker och styrs av "Marangoni-effekten".
Kuritas skumdämpare är ytaktiva ämnen (tensider). Våra skumdämpare och skumdämpare uppfyller processkraven. Våra högeffektiva skumdämpare och skumdämpare förstör redan befintligt skum omedelbart. En ny bildning av skum förhindras. Kurita ´s skumkontrollprogram uppvisar snabba spridningsegenskaper och kemisk inerthet. De har en lägre ytspänning än det skummande mediet. Skumdämpningsmedlets olöslighet är mycket viktig för skumkontrollen. Våra kemiska program kombinerar båda funktionerna för att kontrollera skumbildningen. De har en mycket låg löslighet i den flytande lösningen. De kommer in i gränsytan mellan gas och vätska och koncentreras vid ytfilmen. Detta ökar elasticiteten hos vätskefilmen på gasbubblan. Skumupplösande krafter gör det möjligt för gasbubblorna att spricka.
Kurita erbjuder olika typer av program för skumkontroll. I petrokemiska anläggningar används främst silikonoljor, organiska eller icke-silikoniska skumdämpare.
För att förhindra dessa kritiska problem erbjuder Kurita fosfat- och polymerbaserade skalskyddsmedel. Potentiellt kalkbildande joner i vattnet binds, sprids och avlägsnas sedan från pannan genom avblåsning. Detta förhindrar kalkavlagringar i pannan och på värmerören.
Etylen framställs huvudsakligen genom strömkrackning. Denna process omfattar termisk krackning, kylning, komprimering och separation. Heta krackade gaser släckes omedelbart i oljeskyddskolonner och vattenkylningskolonner. Syftet med kylningen är att förhindra polymerisering och bildning av oönskade biprodukter. Vattenkylningskolonnen arbetar vid lågt tryckfall. Restvärmen i pyrolysgasen återvinns genom absorption i varmt släckvatten. I olje-/vattenseparatorn avlägsnas kolvätena från släckvattnet. Det släckvatten som kommer från olje-/vattenseparatorn delas upp och en del av det återförs till vattensläckningskolonnen.
Ofta innehåller det separerade släckvattnet fortfarande större mängder lösliga och olösliga oljor. Emulgering av kolväten och vatten i släckvattnet kan orsaka problem. Dålig separation av olja och vatten kan leda till sporadisk förlust av släckvatten. Negativa effekter är nivåproblem, nedsmutsning och korrosion av utrustning i efterföljande led. Särskilt påverkas quenchväxlare, DSG-systemet och processvattenstrippare. Vissa anläggningar installerar speciellt konstruerade DOX-enheter (Dispersed Oil Extractor). Det är ett skidmonterat system för separation av olja och vatten. Den emulgerade oljan och suspenderade fasta ämnen extraheras från släckvatten. DOX-enheterna är konstruerade för att avlägsna kolvätekoncentrationer ner till 20 ppm eller mindre. Emulgeringsproblem kan kräva byte av DOX-filtermedia.
Ett effektivt demulgeringsprogram kan användas för att förbättra separationen av kolväten och vatten. En överdosering av demulgeringsmedel bör undvikas. De emulsionsbrytande tillsatserna har ytaktiva egenskaper. De kan ha en tendens att fungera som emulgeringsmedel vid mycket höga koncentrationer. En perfekt demulgering kan lätt identifieras genom visuell kontroll. Emulgerat släckvattens utseende varierar från något dimmigt till mjölkaktigt/oljigt.
I de flesta fall krävs en demulsifiering av olja-i-vatten-emulsioner. Kurita tillhandahåller högpresterande demulgeringsprogram. Kolvätena har i allmänhet en negativ laddning på ytan. Kolvätena sprids stadigt i små droppar på grund av deras avstötande krafter. Ett katjoniskt laddat demulgeringsprogram neutraliserar de negativt laddade oljedropparna. De repellerande krafterna försvagas och oljedropparna förs samman. Demulgeringsmedlet löser upp emulsionen av vatten och olja. Våra emulsionsbrytande tillsatser påskyndar demulgeringsprocessen. Oljevattenseparationen omfattar tre steg:
1. Agglomeration är sammanslutningen av små droppar (kluster) av dispergerade faser.
2. Creaming är koncentrationen av den dispergerade fasen.
3. Samling är dränering av oljedroppar som samlas på ytan.
I petrokemiska fabriker finns det många platser där man kan observera nedsmutsning. Avlagringar kan komma från föroreningar i processströmmar eller kemiska reaktioner. De är resultatet av oönskade oxidations-, polymerisations-, sedimenterings- och kondensationsprocesser. Reaktiva föreningar är etylen, acetylen, propylen, butadien, styren eller andra omättade komponenter. Spår av syre eller syrehaltiga föreningar främjar bildningen av gummi och polymerer. Angrepp kan vara allvarliga när monomerer omvandlas till polymerer, som till exempel bildandet av "popcornpolymerer" från butadienangrepp. De vanligaste områdena för polymeriseringsavlagringar är etylen- och styrenanläggningar.
Vid höga temperaturer orsakar kolvätenas koksbildning termisk nedsmutsning. Ångkrackningsugnar drabbas främst av koksavsmutsning. Tunga polynukleära aromater (PNA) kan fällas ut på rörväggarna i krackningsugnarna. PNA:erna dehydrogeneras och bildar koks. I petrokemiska anläggningar är användningen av svavelkomponenter väletablerad för att kontrollera koksbeläggning. Injektion av ett sulfideringmedel är den historiska metoden för koksreduktion. Sulfideringsmedlet appliceras vanligtvis på utspädningsånga från ångkrackningsugnar. DMS eller DMDS är beprövade sulfideringsmedel för ångkrackning. Båda tillsatserna har flera nackdelar. Kuritas Cut Coke Technology är ett alternativ till dessa sulfideringsprodukter. Vi har många års praktisk erfarenhet av injektion av polysulfider i petrokemiska anläggningar. Vår polymera svavelformulering ger en säkrare och enklare hantering. Den förbättrar löptiden i dina krackningsugnar. Detta bidrar till att öka din etenproduktion.
Kemisk nedsmutsning orsakas av friradikalpolymerisation, Aldolkondensation eller Diels Alder-kondensationsreaktioner. Alla dessa reaktioner kan bilda olösliga reaktionsprodukter för nedsmutsning. Fri radikalpolymerisation kan ske vid många olika petrokemiska processer. De vanligaste områdena för polymerisationsavlagringar är etylen- och styrenanläggningar. Karaktären på avlagringarna kan vara ganska komplex. För att förbättra etenproduktionen krävs högpresterande antifoulingprogram. Polymerisationen kan kontrolleras i spridnings- och avslutningsfasen. Kuritas antifoulingprogram avslutar fria radikala reaktioner. De stoppar kedjeöverföringen av väteradikaler eller andra reaktiva komponenter. Detta stoppar polymeriseringen.
Vid etylenproduktion är nedsmutsning i rågasen, kompression en allestädes närvarande tråd. Det minskar den spruckna gaskompressorns prestanda och kan leda till vibrationer. Baserat på årtionden av erfarenhet har Kurita utvecklat ett behandlingskoncept, särskilt för rågaskompressorer. De antioxidanter och antipolymerer som används visar utmärkta resultat. De orsakar inte bildning av farliga nitrerade diener i den kalla delen av etylenaggregaten.
Kurita anpassar behandlingskoncepten för antifoulingmedel individuellt till dina behov. Vi kombinerar produkter och övervakningsverktyg i enlighet med dina uppgifter och krav:
- Radikalfångare (scavengers)
- Dispergeringsmedel
- Syreavskiljare
- Stabilisatorer
- Antioxidanter
- Metalldeaktiveringsmedel
Pyrolys av flytande och gasformiga råvaror för etylenproduktion sker i ångkrackningsanläggningar. De krackade gaserna innehåller koldioxid och vätesulfid som måste avlägsnas från den krackade gasen. Vätesulfid är ett katalysatorgift för hydreringsreaktorer. Koldioxid kan frysa vid låga temperaturer i värmeväxlare och fraktioneringsutrustning. Den kan också absorberas i eten, vilket påverkar produktkvaliteten och den fortsatta bearbetningen. Dessa sura gaser tvättas med kaustiklösning (NaOH) i kaustiktvätttorn. Kaustiktornet (kaustikskrubber) är vanligtvis integrerat uppströms det sista kompressorsteget.
System för kaustikskrubber är ofta utsatta för polymeravsättning. Det är känt att det finns problem med nedsmutsning av kaustikskrubberns inre delar och våt kaustikoxidatorn. Operatörerna känner igen dem som "Red-tide fouling" eller "Red oil". Det är inte ovanligt att natrium överförs till nästa kompressorsteg och leder till problem med enheterna i senare led. Aldolkondensationsprodukter och höga koncentrationer av C4- och C5-diolefiner bildas. Aldolkondensationspolymerisation är en baskatalyserad reaktion. Den krackade gasen innehåller karbonylsyror som aldehyder och ketoner. Det är ganska vanligt att acetaldehyd förekommer i krackade gasströmmar.
Den kaustiska basen tar bort en proton från aldehydmolekylen genom att bilda en karbanion. Denna karbanion reagerar med en annan aldehydmolekyl för att bilda aldolgruppen. Den innehåller fortfarande en reaktiv aldehyd som kan fortsätta att reagera. Polymererna skapar längre kedjelängder i kaustikskrubben och förblir suspenderade i kaustiklösningen. Aldolkondensationsprodukter kallas ofta "röd olja" på grund av den orange till röda eller brunröda färgen. Polymererna kan absorbera andra organiska material från krackad gas. Detta ökar tryckfallet och bildandet av fouling. Dessutom kan omättade föreningar som 1,3-butadien lätt lösas upp i kaustiklösning. Tillsammans med metalloxider och syrehaltiga föreningar bildas fler polymerer för att öka produktionen av röd olja.
Kurita har utvecklat högpresterande antifoulingkoncept som förhindrar aldolkondensering. Bildning av polymermaterial med röd olja undviks. Antifoulingmedel med dispergerande egenskaper håller polymerpartiklarna tillräckligt små för att undvika agglomerering av polymererna. Antifoulingmedel med radikalfångande egenskaper stoppar den fria radikala polymeriseringsmekanismen. Behandlingsprogrammet kan övervakas genom att analysera den förbrukade kaustikan. En lyckad behandling leder till att man slipper dyra bensintvättar. Det minskar belastningen på oxidationsenheten för förbrukad kaustik. Detta kommer att minska COD-belastningen på avloppsanläggningen. En natriumförorening i DSG-systemet genom återvinning av den förbrukade bensinen kommer att undvikas.
Oljeraffinaderier och petrokemiska anläggningar har ett stort antal olika destillationsutrustningar. Det handlar om kolonner, uttagningskärl, destillationskolonner, värmeväxlare och rörsystem. Nedsmutsning är ett allestädes närvarande problem. Nackdelarna med nedsmutsning är minskad genomströmning, betydande förluster i energiåtervinning eller ökad tryckförlust i destillationskolonner eller värmeväxlare. Periodisk rengöring och dekontaminering är obligatorisk och utrustningen måste kontrolleras för underhåll eller reparation.
En planerad avstängning är en mycket arbetsintensiv tid som ofta kräver flera veckors driftstopp. Tunga brännoljor, fetter, tjära eller sega material måste avlägsnas. Kontaminerade tankar, kolonner, värmeväxlare eller rörledningar måste tömmas för rengöring och avgasning. Avlagringar kan innehålla farliga komponenter och skadliga gaser. Giftig svavelväte, flyktiga kolväten eller cancerframkallande bensen kan frigöras. Järnsulfid (FeS) ansamlas lätt i rör, brickor, strukturerade packningar, värmeväxlare och kärl. På grund av dess pyrofora karaktär kan det bli ett allvarligt problem. Järnsulfid har en hög potential för spontan självantändning. Den oxiderar exotermiskt när den kommer i kontakt med luft. De flesta FeS-inducerade bränder uppstår vid avstängningar när utrustningen öppnas för underhåll och inspektion.
Hälsovård, säkerhet och miljöskydd är mycket viktiga aspekter. Den ansvariga personalen uppmanas att minimera arbetstagarnas exponering för situationer där självantändning av järnsulfidarter eller hälsorisker kan uppstå. Kontakt med dekontaminerade material bör undvikas. Det är absolut nödvändigt att avlägsna bensen, pyroforisk järnsulfid, giftig vätesulfid och andra farliga gaser för att garantera säkra arbetsförhållanden. Den nedre explosionsgränsen (LEL) måste följas.
Kurita erbjuder ett brett utbud av olika produkter som rengöringskemikalier, avgasningsmedel eller kombinationer av dessa. Hanteringen av våra rengörings- och saneringstillsatser är enkel och säker för driftspersonalen. Högpresterande kemiska rengöringsmedel med skräddarsydda rengörings- och avgasningsmetoder används för att på ett tillförlitligt sätt uppnå dessa mål. Rengöring och avgasning av destillationskolonner och -kärl kan göras med utmärkta resultat inom en dag. Avlägsnande av tunga brännoljor, tjära, fetter och andra seglivade material är viktiga delar av rengöringen. Det är mycket viktigt att fullständigt eliminera farliga gaser och brandrisker. Rengöring av metallytan utan att destillationsutrustningen angrips är en självklarhet.
Värmeåtervinning är viktigt i processanläggningar som drivs med reaktorer. Mekanisk rengöring av komplexa värmeväxlarnätverk kan ta flera dagar och otillgängliga områden kan inte nås. Kuritas lösningar för rengöring och avgasning når däremot otillgängliga områden. Rengöringen kan göras på plats inom en dag. Mindre arbetsintensivt arbete jämfört med mekanisk rengöring kommer att krävas. Skräddarsydda kemiska rengöringsprogram från Kurita CD-serien används när mycket effektiva rengöringsresultat krävs. Packinox plattvärmeväxlare eller Texas Tower rörvärmeväxlare kräver mer rengöringsarbete än klassiska värmeväxlare. Kuritas rengöringskoncept är den metod som väljs när Packinox värmeväxlare eller Texas Towers måste rengöras.
En mekanisk rengöring och dekontaminering av lagringstankar kan kräva flera veckors stillestånd. I jämförelse med detta kan kemisk rengöring och avgasning minska stilleståndstiden avsevärt till några dagar, vilket ger en stor ekonomisk fördel.
Kurita erbjuder rengörings- och avgasningsprogram som är anpassade till dina behov. Vår utbildade personal hjälper dig med dina rengörings- och avgasningsprocesser. På begäran tillhandahåller vi den tillhörande utrustningen.