واحدهای آلکیلاسیون در پالایشگاه ها هیدروکربن های سبک را برای تولید اجزای بنزین با اکتان{0} بالا با استفاده از اسید هیدروفلوریک یا سولفوریک به عنوان کاتالیزور ترکیب می کنند. جریان های کاتالیزور باید تا دمای واکنش دقیق گرم شوند، با این حال بخاری باید در محیط اسیدی که عنصر فولاد ضد زنگ را در عرض چند ساعت حل می کند، زنده بماند. در این خدمت سخت،الکیلاسیون پتروشیمیایی کاتالیزور اسیدی هیتر PTFEبرنامه ها به یک راه حل استاندارد برای گرمایش فرآیند ایمن و قابل اعتماد تبدیل شده اند.
نقش هیترهای PT در حلقه های کاتالیست آلکیلاسیون
در یک واحد آلکیلاسیون معمولی، محلول کاتالیزور اسیدی به طور مداوم از طریق یک حلقه واکنش به گردش در می آید. یک بخاری غوطه ور PTFE یا در یک حلقه گردش جریان جانبی- یا مستقیماً در داخل مخزن مجهز به یک بافل محافظ قرار می گیرد. وظیفه آن بالابردن و حفظ دمای کاتالیزور در محدوده 30 تا 60 درجه است – به اندازه کافی گرم که واکنش آلکیلاسیون مورد نظر را انجام دهد، اما در محدوده حداکثر سرویس مداوم غلاف PTFE یعنی 110 درجه.
چرا مواد معمولی شکست می خورند
هیدروفلوریک اسید (HF) فوق العاده تهاجمی است. حتی در غلظتهای پایین، HF در تماس به استخوان انسان حمله میکند و هرگونه نشت از بخاری یک خطر ایمنی بزرگ است. اکثر فلزات، از جمله فولاد ضد زنگ و آلیاژهای{2}نیکل بالا، در سرویس HF دچار حفره شدن سریع یا خوردگی بین دانه ای می شوند. اسید سولفوریک غلیظ که در سایر فرآیندهای آلکیلاسیون استفاده می شود، به شدت به فولاد کربنی و بسیاری از آلیاژهای بالای 40 درجه خورنده است.
PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن) یکی از معدود موادی است که در شرایط عملیاتی معمولی نسبت به اسیدهای هیدروفلوئوریک و سولفوریک کاملا بی اثر می ماند. یک بخاری غوطه وری PTFE فاقد سطوح فلزی در معرض دید است. کل عنصر گرمایش در یک غلاف مقاوم از نظر شیمیایی محصور شده است که یونهای فلزی را خورده، تجزیه نمیکند یا به داخل جریان کاتالیزور نمیرود.
حفظ خلوص کاتالیزور
وجود یون های فلزی محلول می تواند کاتالیزور آلکیلاسیون را مسموم کند و فعالیت و گزینش پذیری آن را کاهش دهد. یونهای فلزی از یک بخاری در حال خوردگی باعث ایجاد واکنشهای جانبی ناخواسته، افزایش مصرف اسید و کاهش بازده بنزین میشوند. چون الفالکیلاسیون پتروشیمیایی کاتالیزور اسیدی هیتر PTFEواحد هیچ آلاینده فلزی آزاد نمی کند، عمر کاتالیزور افزایش می یابد و چرخه های بازسازی اسید قابل پیش بینی تر می شوند.
مقاومت در برابر رسوب از محصولات جانبی اسیدی{0} محلول
در طی واکنش آلکیلاسیون، ترکیبات{0}شبیه پلیمری به نام «روغنهای محلول در اسید» (ASO) میتوانند تشکیل شوند. این محصولات جانبی سنگین تمایل دارند روی سطوح داغ رسوب کنند. ماهیت نچسب PTFE مانع از چسبیدن شدید ASO به غلاف بخاری می شود. هر گونه رسوب نوری که رخ دهد می تواند به راحتی در طول تعمیر و نگهداری معمول حذف شود. در مقابل، بخاریهای روکش فلزی{7}}در همان سرویس، اغلب دارای مقیاس کربنی یا سولفیدی مقاوم هستند که منجر به گرمای بیش از حد موضعی و خرابی زودرس میشود.
مزایای عملی سطوح غیرچسب-
کاهش زمان تعمیر و نگهداری: غلاف PTFE را می توان بدون تمیز کردن با مواد ساینده پاک یا شستشو داد.
بدون خطر آسیب به لایه اکسید محافظ: PTFE برای مقاومت در برابر خوردگی به فیلم غیرفعال متکی نیست.
انتقال حرارت ثابت: عدم تجمع رسوب، چگالی وات را در سطح غلاف در طول زمان یکنواخت نگه می دارد.
قابلیت اطمینان هیتر در عملیات آلکیلاسیون مداوم
در واحد آلکیلاسیون یک پالایشگاه، تعطیلی برنامه ریزی نشده بسیار پرهزینه است. قابلیت اطمینان بخاری برای کار مداوم بسیار مهم است. بخاری های PTFE فاقد درزهای فلزی جوش داده شده یا اتصالات لحیم کاری هستند که می توانند در اثر چرخه حرارتی ترک بخورند. محصور شدن جامد و همگن سیم مقاومتی مسیرهای نشت احتمالی برای ورود اسید خورنده را از بین می برد. حتی اگر یک خطای الکتریکی رخ دهد، غلاف PTFE به طور فاجعهباری پاره نمیشود و خطر ترشح اسید را کاهش میدهد.
نکات ایمنی برای سرویس HF
هنگامی که یک بخاری PTFE در سرویس اسید هیدروفلوئوریک استفاده می شود، یکپارچگی مواد به تنهایی کافی نیست. HF به بسیاری از مواد متداول واشر و مهر و موم نفوذ می کند و حتی نشت های میکروسکوپی می تواند خطرات شدیدی برای پرسنل ایجاد کند. بنابراین، اقدامات زیر الزامی است:
آزمایش برق منظم:مقاومت عایق باید هر هفته اندازه گیری شود. هر افت زیر 10 MΩ نیاز به بررسی فوری دارد.
مهار ثانویه:بخاری باید در داخل یک ظرف نگهدارنده مقاوم در برابر اسید یا لوله دو جداره{{1} با تشخیص نشت نصب شود.
تهویه محفظه:هر جعبه اتصال یا محفظه ترمینال باید تمیز یا تهویه شود تا از تجمع بخار HF جلوگیری شود.
حفاظت از پرسنل:اپراتورهایی که بخاری را حذف میکنند باید لباسهای{0}مقاوم در برابر اسید و دستگاه تنفس{1} خود را بپوشند.
نتیجه گیری: شیمی شدید نیازمند راه حل های مواد فوق العاده است
بخاری های PTFE به عنوان یک حلقه حیاتی در زنجیره آلکیلاسیون عمل می کنند. با گرم کردن ایمن جریان های کاتالیزور هیدروفلوئوریک یا اسید سولفوریک تا 30 تا 60 درجه در حالی که در برابر خوردگی، رسوب گیری و انتشار یون فلز مقاومت می کنند، تولید اکتان قابل اعتماد و کارآمد را امکان پذیر می کنند. بی اثر بودن شیمیایی منحصر به فرد PTFE، همراه با سطح نچسب و استحکام مکانیکی آن، آن را به ماده انتخابی برای یکی از تهاجمی ترین وظایف گرمایشی صنعت پتروشیمی تبدیل می کند. شیمی شدید به محلولهای مواد شدید نیاز دارد - و در آلکیلاسیون کاتالیست اسیدی، بخاری PTFE دقیقاً آن را ارائه میکند.
