Resin tahan korosi memungkinkan peralatan pabrik petrokimia FRP
Bahan komposit dikenal karena daya tahannya di lingkungan yang sangat korosif, tetapi untuk kinerja yang optimal, penting untuk memilih resin yang tepat untuk setiap aplikasi. Kompleks petrokimia anak perusahaan SABIC (Riyadh, Arab Saudi) Petrokemya di Jubail, Arab Saudi, memproduksi berbagai bahan kimia bahan baku seperti etilen, stirena, klorin, etanol industri mentah dan banyak lagi. Untuk proses produksinya, kompleks tersebut membutuhkan unit pembakaran dengan beberapa komponen besar dan pipa yang harus tahan terhadap asam klorida tanpa menimbulkan korosi.
Desain dan pembuatan tangki pendinginan unit pembakaran, scrubber, tangki buang serta bejana dan pipa terkait ditugaskan ke tim yang mencakup fabrikator peralatan tahan korosi Ollearis (Martorelles, Spanyol), kontraktor China Tianchen Engineering Corp. (TCC, Tianjin, China ) dan firma teknik John Zink Hamworthy Combustion (Tulsa, Okla., AS). Komponen ini diperlukan untuk menahan kontak dengan asam klorida, memenuhi beberapa tantangan desain, dan menjadi solusi hemat biaya.
Komposit yang diperkuat serat kaca dipilih sebagai bahan yang mampu menahan bahan kimia yang sangat korosif, sambil menawarkan solusi yang lebih hemat biaya daripada paduan logam khusus. Semua komponen utama dibuat dari plastik yang diperkuat serat (FRP), dengan beberapa pengecualian kecil termasuk lug pengangkat dan penahan (baja tahan karat), nozel semprot (termoplastik atau logam) dan pengepakan scrubber.
Untuk memberikan solusi paling ekonomis sekaligus memenuhi persyaratan kinerja, Ollearis beralih ke tiga resin Atlac AOC (Collierville, Tenn., A.S.). “Kami memilih jenis resin menggunakan Panduan Ketahanan Kimia AOC serta keahlian dari tim layanan teknis AOC, dengan mempertimbangkan cairan yang ditangani dan suhu desain yang dirinci oleh klien. Itu perlu untuk memastikan resin yang diusulkan akan bekerja dengan baik di bawah kondisi [yang diperlukan], ”jelas Adriano Ureña, manajer teknis di Ollearis.
Ollearis memilih resin epoksi Novolac Atlac 590 untuk tangki pendinginan, yang merupakan tahap pertama dari proses pembersihan gas. Tangki berukuran tinggi 11,8 meter dengan diameter dalam (ID) 3 meter. Tantangannya adalah ketika beroperasi, gas buang dari unit pembakaran masuk ke tangki pendingin ini pada suhu sekitar 300 °C, dan kemudian didinginkan dengan sangat cepat oleh air yang disemprotkan dari nozel di dekat saluran masuk gas. Atlac 590 dipilih untuk memberikan ketahanan terhadap larutan asam klorida dan retensi kekuatan pada suhu tinggi yang diperlukan.
Untuk scrubber setinggi 14,10 meter, cerobong asap setinggi 39,7 meter dari mana gas yang dibersihkan dilepaskan dan saluran sepanjang 1,45 meter yang menghubungkan scrubber dan tangki pendinginan, dipilihlah resin epoksi vinil ester Atlac 430 bisphenol A . Ini dikatakan sebagai produk standar serbaguna yang cocok dengan kondisi suhu yang relatif tidak terlalu menantang untuk komponen ini — suhu desain scrubber dan cerobong asap mencapai hingga 85°C. Scrubber terkena larutan asam klorida yang masuk dari tangki pendinginan serta larutan natrium hidroksida yang ada dalam air pembersih yang digunakan untuk menetralkan asam. Tumpukan knalpot juga terkena udara yang mengandung sedikit asam klorida dan klorin basah.
Untuk sistem perpipaan yang dipasang di sekitar scrubber dan tangki pendinginan, poliester bisphenol A tak jenuh Atlac 383 dipilih karena ketahanan kimianya terhadap asam dan cairan kaustik dengan biaya lebih rendah daripada resin vinil ester standar.
Tangki pendinginan, scrubber, dan bagian silinder dari tumpukan diproduksi melalui proses manufaktur hibrida, menggabungkan gulungan filamen basah dengan lapisan luar kain tenun dua arah yang diterapkan secara bersamaan. Kombinasi ini menghasilkan bagian dengan sifat mekanik yang lebih baik di kedua arah lingkaran (dari gulungan filamen) dan arah aksial (dari kain, yang sejajar dengan sumbu bagian). Penambahan kain tenun juga mengurangi persentase berat serat kaca per bagian, dari 70% untuk bagian yang dililit filamen penuh menjadi 55%. Ini meningkatkan jumlah resin tahan korosi per bagian. Komponen lain diproduksi melalui hand layup.
Memecahkan tantangan desain
Ollearis menghadapi beberapa tantangan saat merancang peralatan untuk proyek ini. Salah satu tantangan datang dari kebutuhan untuk menyertakan lapisan penghalang korosi resin-berat pada permukaan bagian dalam tangki pendinginan, yang menimbulkan risiko crazing — atau retak — karena kejutan termal selama operasi. Tim meningkatkan ketahanan komponen terhadap kejutan termal dengan memperkuat penghalang korosi dengan selubung permukaan serat karbon.
Tantangan kedua adalah bahwa Ollearis perlu menemukan cara untuk menopang berat pengepakan di dalam scrubber — pengepakan adalah bahan yang menghilangkan gas dari udara yang melewati scrubber. Untuk mengatasi ini, Ollearis memasang kisi komposit di bawah kemasan, didukung oleh langkan komposit dan dua balok komposit. Langkan dan balok memiliki penampang persegi panjang berongga, dan langkan diisi dengan busa poliuretan. Langkan itu diproduksi langsung ke scrubber silinder luka filamen sebagai satu bagian; bonding setelah pembuatan akan menimbulkan risiko debonding karena beban dari berat pengepakan. Balok didukung oleh nozel komposit yang dirancang khusus yang diikat ke cangkang scrubber.
Tantangan desain ketiga datang dari fakta bahwa tangki quench dan scrubber beroperasi di bawah vakum tetapi memiliki dasar yang rata — panel komposit datar memiliki ketahanan yang buruk terhadap tekanan dan vakum dan biasanya harus sangat tebal untuk menahan beban seperti itu, membuatnya mahal untuk diproduksi. Untuk memenuhi target proyek, Ollearis mengembangkan solusi yang lebih murah dengan menggunakan konstruksi sandwich yang terdiri dari inti kain serat kaca 3D yang diresapi resin yang berhadapan dengan lapisan kulit komposit, untuk mengurangi biaya dan berat komponen komposit padat.
Untuk proyek ini, komponen komposit direkayasa dan dikirimkan pada tahun 2016, dengan pemasangan akhir selesai pada tahun 2017.
