Innovativa program för den petrokemiska industrin
Petrokemiska produktionsanläggningar drabbas av upprepade driftstörningar. Typiska processrelaterade problem är nedsmutsning, korrosion och skumproblem. Konsekvenserna är höga driftskostnader och problem med arbetssäkerheten. Våra innovativa behandlingsprogram hjälper till att maximera prestandan, säkerställa en felfri drift av dina anläggningar och bidrar på ett avgörande sätt till en avsevärd minskning av de totala driftskostnaderna.
Att förstå dina behov, mål och syften är av stor vikt för oss och våra kvalificerade experter kommer att arbeta med dig på plats för att uppfylla de planerade målen.
Förutom den kontinuerliga vidareutvecklingen av konventionella korrosions-, avlagrings- och polymerisationshämmare fokuserar Kurita främst på utvecklingen av innovativa lösningar på problem som t.ex:
- Högeffektiva demulgeringsprogram för att bryta stabila emulsionsfaser
- Innovativa antioxidanter och antipolymerer för kylvattenkolonner och strippersystem för processvatten
- Spolmedel för kvicksilveravlägsnande och eliminering av röd oljeförorening i kaustiktvätt-torn
- Miljövänliga rengörings- och saneringstillsatser
- Effektivare skumdämpare (antiskummedel) för aminsystem och stripperkolonner
Ångkrackning av gasformiga och flytande kolväten är den ledande tekniken för framställning av eten. Nafta, gasolja, icke-konverterade oljor eller hydrokrackerrester är typiska flytande råvaror. Vanliga gasformiga råvaror är etan, propan och butan. I närvaro av utspädningsånga leds råmaterialen till ångkrackningsugnarna. Krackningsugnen är hjärtat och startpunkten för etylenproduktionen. Gasfasreaktionen kallas ångkrackning eller pyrolys. Ångkrackning är en mycket komplex process som följs av kylning, komprimering och separering. Koksning är en oönskad bireaktion från ångkrackning. Det är ett stort driftsproblem i strålningsdelen av ångkrackningsugnar och överföringsledningsväxlare. Ångutspädning sänker partialtrycket av kolväten i de krackade föreningarna. Det gynnar bildningen 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 trådformig koks. I många fall orsakas koksbildningen av nickel och järn på legeringsytan. Amorf koks bildas i gasfasen. Ökat tryckfall, försämrad värmeöverföring och högre bränsleförbrukning orsakar höga produktionsförluster. Den yttre temperaturen på rörets skal stiger kontinuerligt. Detta påverkar processelektiviteten och leder till ännu snabbare koksbildning. Den bildade koksen måste avlägsnas genom kontrollerad förbränning med ånga och luft. Det innebär ett icke-produktivt driftstopp i ångkrackningsugnen. Avkokningscykler leder till kortare livslängd för ångkrackningsugnarna.
En kontinuerlig injektion av ett sulfidmedel är den historiska metoden för koksreduktion. DMS och DMDS är väletablerade tillsatser. Dessa sulfideringsmedel antas brytas ned och bilda sulfidiska ytor. Detta förhindrar koksning och oönskade kemiska reaktioner. DMS och DMDS är mycket effektiva men har vissa nackdelar. Båda sulfidtillsatserna har en mycket dålig lukt och DMDS maskeras ofta med luktämnen. Den har en låg flampunkt och kräver särskild hantering. DMDS används främst för ångkrackningsenheter. Förvaring under kvävetryck i slutna behållare krävs för att undvika brandrisker.
Kurita har många års erfarenhet av leverans och injektering 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 sulfideringsmedel, kallat CUT-COKE Technology. Kuritas CUT-COKE klassificeras som icke-farligt och kräver ingen särskild hantering eller lagring. Den höga flampunkten på ca 100°C minskar risken för potentiella flashbränder. Den låga sulfidlukten liknar gasoljelukt. Den behöver inte maskeras med luktämnen för att dölja dålig lukt. Minskad materialpåfrestning och korta avkokningstider i ugnarna är ytterligare fördelar med vår kemiska behandling.
Korrosion i petrokemiska anläggningar är ett ständigt återkommande problem. 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. Lösligheten för vätesulfid ökar med stigande pH och sjunkande temperatur. Koldioxid eller organiska syror med låg molekylvikt kan förekomma i kondensat.
Kaustiksyra används ofta som neutraliserare för korrosionsskydd, men har betydande nackdelar. Kaustik kan orsaka spänningskorrosionssprickor (kaustikförsprödning). Natriumsalter kan avsättas och kan påskynda påväxt 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 program för syrgasrening.
Neutraliseraren måste ge ett bra korrosionsskydd när de första sura dropparna kondenserar. Kriterier för ett bra neutraliserande aminprogram är dess amin- och aminsaltegenskaper. Aminerna måste ge ett utmärkt initialt kondensatskydd. En låg saltavsättningspotential och god pH-buffring krävs. Kuritas alkaliserande aminer fungerar genom att reagera med alla sura beståndsdelar i en enkel reaktion. Den neutraliserande aminen flyttar pH-värdet till en högre nivå, vilket förbättrar korrosionskontrollen. Våra "ready-to-use formulations" ger rätt kombination av högkokande och lågkokande aminer. Detta säkerställer korrosionskontroll i ång- och vattenfasen.
Små mängder syre påskyndar korrosionen när vatten kondenseras. Metallytan reagerar med syre och bildar järnhydroxid. Reaktionsprodukten är olöslig i vatten och kommer att fällas ut. Korrosion orsakad av syre kan kontrolleras med en syreavskiljare. Syrekorrosion förekommer ofta i pannor eller i system med 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 syrgasreningsprogram är lätta att hantera. Våra syrgasreningsprodukter är inte cancerframkallande för att skydda och bibehålla de anställdas hälsa.
Kuritas filmningsprogram med korrosionsinhibitorer kan hjälpa till att stoppa eller fördröja korrosionen. De ger ett perfekt skydd genom att bilda en mycket tunn film. Filmen fungerar som en barriär mot frätande ämnen. Om man väljer filmande aminer behövs inte längre syreupptagare, fosfater och kaustiska dispergeringsmedel. De filmande aminerna kan användas i kombination med alkaliserande aminer.
Vi använder natriumfria korrosionsinhibitorprodukter. På så sätt undviks natriuminducerad spänningskorrosion och koksbildning i ångkrackern. Farlig amalgamkorrosion i rågasflödet förhindras genom användning av våra speciella kvicksilveravskiljare.
Skumbildning i petrokemiska processer kan leda till betydande problem. Det är en fysisk inkorporering av gasbubblor i en flytande lösning. Skumbildningen sker vid gränsytan mellan gas och vätska. En vätska med låg ytspänning gör att ytan på en gasbubbla lätt kan expandera. Kolväten, små partiklar och syror ökar skumbildningstendensen och stabiliteten. Negativa effekter av skumbildning är minskad genomströmning, förluster av overheadkostnader och separationsproblem.
Det kan röra sig om separationstrummor, destillationskolonner, extraktionsenheter eller gas- och vätskeskrubbrar. Skrubbrar för sura gaser i etenanläggningar är mycket benägna att skumma. Skumningen är ofta relaterad till problem med nedsmutsning. Fasta polymerpartiklar kan stabilisera skummet. Skumbildning kan öka differentialtrycket. Negativa effekter är emulsioner i tvättvattensektionen eller oönskad saltöverföring till utrustning nedströms. Skumbildning kan alltså bli mycket allvarligare om polymeriseringen är ett problem. Extraktiva destillationssektioner i system för återvinning av butadien drabbas ofta av skumningsproblem. Vissa skum uppvisar en mycket hög stabilitet. Hög filmelasticitet, hög yt- och bulkviskositet är skumstabiliserande faktorer. Hög halt av fasta partiklar kan också stabilisera skummet. De ansamlas vid vätska/gas-gränssnittet. Det förhindrar att bubblor koalescerar och bubblor spricker.
Omedelbara åtgärder krävs för att förhindra eller destabilisera befintliga skum. Skumdämpare eller skumdämpare är kemiska program som används för skumkontroll. Antiskummedel förhindrar bildandet av skum. Skumdämpare förstör redan bildade gasbubblor. En bristning av filmen uppstår på grund av en minskning av ytarean. Detta orsakar en stor förändring i ytans fria energi. Resultatet är att bubbelväggen spricker och styrs av "Marangoni-effekten".
Kuritas skumdämpare eller skumdämpare är ytaktiva ämnen (tensider). Våra antiskum och skumdämpare uppfyller processkraven. Våra högeffektiva antiskum- och skumdämpare förstör redan befintligt skum omedelbart. Nybildning av skum förhindras. Kuritas skumkontrollprogram uppvisar snabba dispersionsegenskaper och kemisk inertitet. De har en lägre ytspänning än det skummande mediet. Skumdämpningsmedlets olöslighet är mycket viktig för skumkontroll. Våra kemiska program kombinerar båda funktionerna för att kontrollera skumbildningen. De har en mycket låg löslighet i vätskelösningen. De tränger in i gränsytan mellan gas och vätska och koncentreras till ytfilmen. Detta ökar elasticiteten hos vätskefilmen på gasbubblan. Skumbrytande krafter gör att gasbubblorna brister.
Kurita tillhandahåller olika typer av program för skumkontroll. I petrokemiska anläggningar används främst silikonoljor, organiska eller icke-silikonbaserade skumdämpare.
För att förhindra dessa kritiska problem erbjuder Kurita fosfat- och polymerbaserade kalkinhibitorer. Potentiella kalkbildande joner i vattnet binds, dispergeras och avlägsnas sedan från pannan genom renblåsning. Detta förhindrar att det bildas beläggningar i pannan och på värmerören.
Etylen framställs huvudsakligen genom strömkrackning. Denna process omfattar termisk krackning, kylning, komprimering och separation. Heta krackade gaser kyls omedelbart i kolonner med oljekylning och vattenkylning. Syftet med kylningen är att förhindra polymerisering och bildning av oönskade biprodukter. Vattenkylningskolonnen arbetar med lågt tryckfall. Restvärmen från pyrolysgasen återvinns genom absorption i varmt quenchvatten. I olje-/vattenseparatorn avlägsnas kolvätena från quenchvattnet. Quenchvattnet från olje-/vattenseparatorn delas upp och en del återcirkuleras tillbaka till vattenquenchkolonnen.
Ofta innehåller det separerade quenchvattnet fortfarande större mängder lösliga och olösliga oljor. Emulgering av kolväten och vatten i quenchvattnet kan orsaka svårigheter. Dålig olje-vattenseparation kan leda till sporadisk förlust av quenchvatten. Negativa effekter är nivåproblem, nedsmutsning och korrosion av utrustning nedströms. Särskilt drabbade är quenchväxlare, DSG-systemet och strippern för processvatten. Vissa anläggningar installerar specialdesignade DOX-enheter (Dispersed Oil Extractor). Det är ett skidmonterat system för olje-vattenseparation. Den emulgerade oljan och suspenderade fasta ämnen extraheras från släckvattnet. DOX-enheterna är konstruerade för att avlägsna kolvätekoncentrationer ned till 20 ppm eller mindre. Emulgeringsproblem kan kräva att DOX-filtermediet byts ut.
Ett lämpligt demulgeringsprogram kan användas för att förbättra separationen av kolväten och vatten. En överdosering av demulgeringsmedlet 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 inspektion. Emulgerat släckvattens utseende varierar från lätt grumligt till mjölkigt/hastigt.
I de flesta fall krävs en demulgering av olja-i-vatten-emulsioner. Kurita tillhandahåller högpresterande demulgeringsprogram. Kolväten har i allmänhet en negativ laddning på sin yta. Kolväten dispergeras stadigt i små droppar på grund av deras repellerande 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 additiv påskyndar demulgeringsprocessen. Olje-vattenseparationen sker i tre steg:
1. Agglomerering är sammansättningen av små droppar (kluster) av dispergerad fas.
2. Krämning är koncentrationen av den dispergerade fasen.
3. Koalescens är dränering av oljedroppar som samlats vid ytan.
I petrokemiska anläggningar finns det många platser där man kan observera påväxt. Påväxt kan härröra från föroreningar i processflöden eller kemiska reaktioner. De är resultatet av oönskade oxidations-, polymerisations-, sedimenterings- och kondenseringsprocesser. Reaktiva föreningar är etylen, acetylen, propen, butadien, styren eller andra omättade komponenter. Spårmängder av syre eller syrehaltiga föreningar främjar bildandet av gummi och polymerer. Nedsmutsningen kan vara allvarlig när monomerer omvandlas till polymerer, t.ex. bildandet av "popcornpolymerer" från butadiennedsmutsning. De vanligaste områdena för polymerisationsföroreningar är etylen- och styrenanläggningar.
Vid höga temperaturer orsakar förkoksningen av kolväten termisk nedsmutsning. Ångkrackningsugnar drabbas främst av koksföroreningar. Tunga polynukleära aromater (PNA) kan fällas ut på rörväggarna i krackningsugnarna. PNA:erna dehydrogeneras och bildar koks. I petrokemiska anläggningar är användningen av svavelkomponenter väl etablerad för att kontrollera koksföroreningar. Injektion av ett sulfideringsmedel är den historiska metoden för koksreduktion. Sulfideringsmedlet appliceras vanligtvis på utspädningsångan i ångkrackningsugnar. DMS eller DMDS är beprövade sulfideringsmedel för ångkrackning. Båda tillsatserna har flera nackdelar. Kuritas Cut Coke Technology är ett alternativ till dessa sulfiderande produkter. Vi har många års praktisk erfarenhet av injektion av polysulfider i petrokemiska anläggningar. Vår polymera svavelformulering ger en säkrare och mer användarvänlig hantering. Det förbättrar körlängden på dina krackningsugnar. Detta bidrar till att öka din etenproduktion.
Kemisk nedsmutsning orsakas av polymerisation med fria radikaler, Aldol- eller Diels Alder-kondensationsreaktioner. Alla dessa reaktioner kan bilda olösliga reaktionsprodukter som ger upphov till nedsmutsning. Fri radikal polymerisation kan ske i många olika petrokemiska processer. De vanligaste områdena för polymerisationsföroreningar är etylen- och styrenanläggningar. Föroreningsavlagringarnas karaktär kan vara ganska komplex. För att förbättra etenproduktionen krävs högpresterande program med antifoulingmedel. Polymerisationen kan kontrolleras i spridnings- och avslutningsfasen. Kuritas antifoulingprogram avbryter reaktioner med fria radikaler. De stoppar kedjeöverföringen av väteradikaler eller andra reaktiva komponenter. Detta kommer att stoppa polymerisationen.
Under etylenproduktionen är nedsmutsning i rågasen, kompressionen, ett ständigt återkommande problem. Det minskar prestandan hos kompressorn för sprucken gas och kan leda till vibrationer. Baserat på årtionden av erfarenhet har Kurita utvecklat ett behandlingskoncept, speciellt för rågaskompressorer. De använda antioxidanterna och antipolymererna ger utmärkta resultat. De orsakar inte någon bildning av farliga nitrerade diener i den kalla delen av etylenaggregaten.
Kurita anpassar koncepten för behandling med antifoulingmedel individuellt till dina behov. Vi kombinerar produkter och övervakningsverktyg i enlighet med dina uppgifter och krav:
- Radikalfångare (scavengers)
- Dispergeringsmedel
- Syrebindande ämnen
- Stabilisatorer
- Antioxidanter
- Avaktiverare av metall
Pyrolys av flytande och gasformiga råvaror för etenproduktion sker i ångkrackningsenheter. De krackade gaserna innehåller koldioxid och svavelväte som måste avlägsnas från den krackade gasen. Svavelväte är ett katalysatorgift för hydreringsreaktorer. Koldioxid kan frysa vid låga temperaturer i värmeväxlare och fraktioneringsutrustning. Den kan också absorberas i etylen, vilket påverkar produktkvaliteten och den fortsatta bearbetningen. Dessa sura gaser skrubbas med kaustisk lösning (NaOH) i kaustiktvätt-torn. Kaustiktornet (kaustikskrubbern) är vanligtvis integrerat uppströms från det sista kompressorsteget.
Kaustikscrubbersystem utsätts ofta för polymerfouling. Nedsmutsning av kaustikskrubberns interna delar och den våta kaustikoxidatorn är kända problem. Operatörerna känner igen dem som "Red-tide fouling" eller "Red oil". Natriumöverföringen till nästa kompressorsteg är inte ovanlig och leder till problem med enheterna nedströms. Aldolkondensationsprodukter och höga koncentrationer av C4- och C5-diolefiner bildas. Aldolkondensationspolymerisation är en baskatalyserad reaktion. Den krackade gasen innehåller kolsyler som aldehyder och ketoner. Förekomsten av acetaldehyd i krackade gasströmmar är ganska vanlig.
Den kaustiska basen avlägsnar en proton från aldehydmolekylen genom att bilda en karbanjon. Denna karbanion kommer att reagera med en annan aldehydmolekyl för att bilda aldolgruppen. Den innehåller fortfarande en reaktiv aldehyd som kan fortsätta att reagera. Polymererna skapar längre kedjelängder i kaustikskrubbern och förblir suspenderade i kaustiklösningen. Aldolkondensationsprodukter kallas ofta "Red Oil" på grund av sin orange till röda eller brunröda färg. Polymererna kan absorbera andra organiska material från krackad gas. Detta leder till ökat tryckfall och ökad nedsmutsning. Dessutom kan omättade föreningar som 1,3-butadien lätt lösas upp i kaustiska lösningar. Tillsammans med metalloxider och syresatta föreningar bildas fler polymerer för att öka produktionen av röd olja.
Kurita har utvecklat högpresterande antifoulingkoncept som hämmar aldolkondensationen. Bildning av polymermaterial med röd olja undviks. Antifoulingmedel med dispergerande egenskaper håller polymerpartiklarna tillräckligt små för att undvika agglomerering av polymererna. Antifoulingmedel med egenskaper som fångar upp radikaler stoppar polymerisationsmekanismen med fria radikaler. Behandlingsprogrammet kan övervakas genom analys av den förbrukade kaustiken. Framgångsrik behandling leder till att dyr bensintvätt kan elimineras. Det minskar belastningen på oxidationsenheten för förbrukad kaustiksyra. Detta kommer att minska COD-belastningen på avloppsreningsverket. En natriumförorening i DSG-systemet genom återvinning av den förbrukade bensinen kommer att undvikas.
Oljeraffinaderier och petrokemiska anläggningar arbetar med ett ganska stort antal olika destillationsutrustningar. Det handlar om kolonner, knock-out-kärl, destillationskolonner, värmeväxlare och rörsystem. Påväxt är ett ständigt närvarande problem. Nackdelarna med påväxt är minskad genomströmning, betydande förluster i energiåtervinning eller generering av ett ökat tryckfall i destillationskolonner eller värmeväxlare. Periodisk rengöring och dekontaminering är obligatorisk och utrustningen måste kontrolleras för underhåll eller reparation.
Ett planerat driftstopp är en mycket arbetsintensiv åtgärd som ofta kräver flera veckors stilleståndstid. Tunga eldningsoljor, fetter, tjäror eller sega nedsmutsande material måste avlägsnas. Förorenade tankar, kolonner, värmeväxlare eller rörledningar måste tömmas för rengöring och avgasning. Föroreningar kan innehålla farliga komponenter och skadliga gaser. Giftig vätesulfid, flyktiga kolväten eller cancerframkallande bensen kan frigöras. Järnsulfid (FeS) ansamlas lätt i rör, tråg, strukturerade packningar, värmeväxlare och kärl. På grund av sin pyroforiska natur kan den bli ett allvarligt problem. Järnsulfid har en hög potential för spontan självantändning. Den oxiderar exotermt när den kommer i kontakt med luft. De flesta FeS-inducerade bränder inträffar under driftstopp när utrustningen öppnas för underhåll och inspektion.
Hälso- och sjukvård, säkerhet och miljöskydd är mycket viktiga aspekter. Ansvarig personal ombeds att minimera arbetstagarnas exponering för situationer där självantändning av järnsulfidarter eller hälsorisker kan initieras. Kontakt med dekontaminerade material bör undvikas. Avlägsnande av bensen, pyrofor järnsulfid, giftig vätesulfid och andra farliga gaser är absolut nödvändigt för säkra arbetsförhållanden. Den nedre explosionsgränsen (LEL) måste följas.
Kurita tillhandahåller ett brett sortiment av olika produkter såsom rengöringskemikalier, avgasningsmedel eller kombinationer av dessa. Hanteringen av våra rengörings- och dekontamineringstillsatser 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 utmärkt resultat inom en dag. Avlägsnande av tunga eldningsoljor, tjära, fetter och andra sega material är viktiga delar av rengöringen. Fullständig eliminering av farliga gaser och potentiella brandrisker är mycket viktigt. Rengöring av metallytan utan att angripa destillationsutrustningen är en självklarhet.
Värmeåtervinning är viktigt i processenheter som drivs med reaktorer. Mekanisk rengöring av komplexa värmeväxlarnätverk kan ta flera dagar och det går inte att komma åt svåråtkomliga områden. Som jämförelse kan nämnas att Kuritas rengörings- och avgasningslösningar når otillgängliga områden. Rengöringen kan göras på plats inom en dag. Det krävs mindre arbetsintensivt arbete jämfört med mekanisk rengöring. Skräddarsydda kemiska rengöringsprogram från Kurita CD-serien används när mycket effektiva rengöringsresultat behövs. Packinox plattvärmeväxlare eller Texas Tower tubvärmeväxlare kräver mer rengöringsinsatser än klassiska värmeväxlare. Kuritas rengöringskoncept är den metod som väljs när Packinox värmeväxlare eller Texas Towers behöver rengöras.
En mekanisk rengöring och dekontaminering av lagringstankar kan kräva flera veckors driftstopp. I jämförelse kommer den kemiska rengöringen och avgasningen att minska stilleståndstiden avsevärt till några dagar, vilket ger en stor ekonomisk fördel.
Kurita förser dig med rengörings- och avgasningsprogram som är anpassade efter dina behov. Vår utbildade personal ger dig stöd i dina rengörings- och avgasningsprocesser. På begäran levererar vi den relaterade utrustningen.
