Com suporta un intercanviador de calor de PTFE la suspensió de catalitzador d'àcid sulfúric en la calefacció de la unitat d'alquilació?

L'entorn àcid per a l'alquilació
En les unitats d'alquilació del petroli, l'isobutà reacciona amb olefines lleugeres en presència d'un catalitzador d'àcid sulfúric per produir components d'alt-octà per a la gasolina. El catalitzador àcid es fa passar pel reactor a una concentració del 85-98% i transporta olis solubles àcids en suspensió, quitràs i partícules de fang. La mescla és una mica corrosiva i lleugerament abrasiva. Aquest fluid agressiu està atacant l'intercanviador de calor, que controla la temperatura de reacció.

Els intercanviadors de calor metàl·lics, fins i tot amb materials d'alt-aliatge com ara Hastelloy, tenen una vida útil limitada en aquest clima. L'àcid ataca la superfície metàl·lica i es forma un recobriment de producte de corrosió que després es degrada per les partícules en suspensió. L'àcid ataca el metall nou exposat per corrosió. El cicle d'erosió-corrosió afavoreix la pèrdua de metall. La vida útil sol ser de 2 a 5 anys; les substitucions són freqüents.

El PTFE és resistent a l'àcid sulfúric a qualsevol concentració ia totes les temperatures fins a 260 graus. El polímer homogeni no té cap capa de producte de corrosió per desgastar-se. La superfície resisteix danys químics i atacs mecànics. El mecanisme combinat d'erosió-corrosió que destrueix els intercanviadors metàl·lics no té lloc amb PTFE.

La sinergia de l'erosió-Corrosió del metall
En el tractament de purins àcids sobre una superfície metàl·lica, el dany progressa mitjançant un cicle sinèrgic. L'àcid ataca la superfície del metall, produint un recobriment de productes de corrosió: sulfats, òxids i hidrats metàl·lics. Aquesta capa és més flexible i menys adhesiva que el metall que hi ha sota. Les partícules abrasives de la purina abrasen la capa de producte de corrosió, revelant metall fresc. El nou metall es corroeix ràpidament i la nova capa de producte corrosiu es torna a degradar.

Aquest cicle augmenta la taxa de corrosió i la taxa d'erosió. La taxa global de pèrdua de metall pot ser de 5 a 20 vegades més alta que la velocitat de corrosió en àcids sense partícules o la taxa d'erosió en purins no-corrosius.

El PTFE no es corroirà. No hi ha cap capa de producte corrosiu. L'àcid troba una superfície químicament inert. Les partícules abrasives poden induir un desgast mecànic lent, però el desgast no és només uniforme sinó previsible - sense amplificació sinèrgica. La paret del tub es desgasta gradualment per l'erosió mecànica pura, a una velocitat mesurada en micres cada any.

Paràmetre del servei d'alquilació PTFE Hastelloy C-276
Taxa de corrosió àcida (sense partícules-) 0,05-0,15 mm/any 0
Formació de la capa de producte corrosiu Sí No
Erosió de la capa del producte de la corrosióSí (accelera la pèrdua de metall) N/A
Erosió-taxa de corrosió combinada 0,25-0,75 mm/any 0,005-0,02 mm/any (només desgast mecànic)
Vida útil (anys) 2-5 15+
L'avantatge de la manipulació de fangs
El comportament de la corrosió es complica encara més per la tendència dels olis solubles àcids i els fangs presents a l'àcid d'alquilació a dipositar-se a les superfícies de l'intercanviador de calor, formant una capa d'encrassement que actua com a aïllament dels tubs. Els recobriments de productes de corrosió sobre superfícies metàl·liques creen una superfície rugosa d'alta energia per atreure la deposició de fangs. El fang s'acumula, s'endureix i s'ha d'eliminar mecànicament.

El PTFE té una superfície llisa amb poca energia superficial que fa difícil que els fangs s'hi adhereixin. Les partícules de fang llisquen per la superfície del tub sense adherir-se. Qualsevol petit fang que es diposita simplement s'elimina. No hi ha eliminació periòdica de fangs, per tant la superfície roman neta i la transferència de calor es manté estable.

La bonificació de compatibilitat de processos
El PTFE no es veu afectat per l'àcid sulfúric en tot l'espectre de composicions d'àcids d'alquilació-des de l'àcid fresc al 98 % fins a l'àcid gastat al 85 % amb hidrocarburs i fangs dissolts. El material no és catalitzador de les reaccions d'hidrocarburs àcids-. No allibera ions metàl·lics que puguin interferir amb el procés d'alquilació. L'intercanviador de PTFE proporciona un element químicament inert a un procés on la catàlisi no desitjada pot influir en la qualitat del producte.

Conclusió
Els intercanviadors de calor de PTFE s'utilitzen per escalfar els purins de catalitzadors d'àcid sulfúric a les unitats d'alquilació i proporcionen un servei superior reduint la sinergia de corrosió-erosió que afavoreix la pèrdua de metall als intercanviadors metàl·lics. La superfície químicament inert no té una capa de productes de corrosió per degradar-se. Aquesta superfície llisa i de baixa-energia resisteix la fixació del fang. La vida útil de 15+ anys enfront de 2-5 anys per a Hastelloy C-276. En conseqüència, la freqüència de substitució més baixa i la transmissió de calor fiable fan que el PTFE sigui la millor opció econòmicament per al funcionament d'àcids d'alquilació.

L'ajuda d'enginyeria per a l'especificació de l'intercanviador de calor de PTFE en aplicacions d'alquilació i fangs àcids es proporciona amb la presentació de la composició àcida, el contingut de fangs, la temperatura de funcionament i la vida útil actual de l'equip.