Meningkatkan Ketahanan Pabrik Petrokimia dengan Resin FRP Tahan Korosi
Material komposit dikenal karena ketahanannya di lingkungan yang sangat korosif, tetapi untuk kinerja optimal, penting untuk memilih resin yang tepat untuk setiap aplikasi. Kompleks petrokimia Petrokemya (Riyadh, Arab Saudi), anak perusahaan SABIC, di Jubail, Arab Saudi, memproduksi berbagai bahan kimia pakan seperti etilena, stirena, klorin, etanol industri mentah dan lebih banyak. Untuk proses produksi, kompleks memerlukan unit pembakaran dengan beberapa komponen besar dan pipa yang harus menahan asam klorida tanpa terekam korosi.
Desain dan pembuatan tang pembakaran, scrubber, tang buangas dan tabung serta pipa terkait dipercayakan kepada tim yang termasuk pembuat peralatan tahan korosi Ollearis (Martorelles, Spanyol), kontraktor China Tianchen Engineering Corp. (TCC, Tianjin, China) dan perusahaan rekayasa 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 terkuat serat kaca dipilih sebagai material yang mampu menahan kimia yang sangat korosif, sambil menawarkan solusi yang lebih hemat biaya daripada logam alloy khusus. Komponen utama dibangun dari plastik terkuat serat (FRP), dengan beberapa pengecualian kecil termasuk lug angkat dan pegangan (logam karat), nozel semprotan (termoplastik atau logam) dan packing scrubber.
Untuk memberikan solusi paling ekonomis sambil memenuhi persyaratan kinerja, Ollearis beralih ke tiga resin Atlac AOC (Collierville, Tenn., AS). "Kami memilih jenis resin menggunakan Panduan Resistensi Kimia AOC serta keahlian tim layanan teknis AOC, mempertimbangkan fluida yang ditangani dan suhu desain yang uraikan oleh klien. Diperlukan untuk memastikan resin yang diusulkan akan berfungsi dengan baik di bawah [kondisi yang diperlukan]," menjelaskan Adriano Ureña, manajer teknis di Ollearis.
Ollearis memilih resin Atlac 590 epoxy Novolac untuk tang pembakaran, yang merupakan tahap pertama dari proses pembersihan gas. Tang berukuran 11,8 meter tinggi dengan diameter dalam (ID) 3 meter. Tantangannya adalah ketika operasional, gas buang dari unit pembakaran memasuki tang pembakaran ini pada suhu sekitar 300°C, dan kemudian dingin dengan sangat cepat oleh air yang disemprot dari nozel di dekat inlet gas. Atlac 590 dipilih untuk memberikan resistensi terhadap larutan asam klorida dan retensi kekuatan pada suhu yang diperlukan yang lebih tinggi.
Untuk scrubber yang berukuran 14,10 meter tinggi, tumpas buang yang berukuran 39,7 meter tinggi dari mana gas bersih dilepaskan dan saluran yang berukuran 1,45 meter panjang yang menghubungkan scrubber dan tang pembakaran, resin Atlac 430 bisfenol A epoxy vinyl ester dipilih. Ini dikatakan sebagai produk standar yang serbaguna yang cocok dengan kondisi suhu yang relatif lebih tantang untuk komponen ini - suhu desain scrubber dan tumpas buang mencapai hingga 85°C. Scrubber terpapar larutan asam klorida yang masuk dari tang pembakaran serta larutan natrium hidroksida yang ada dalam air pembersihan yang digunakan untuk menutralkan asam. Tumpas buang juga terpapar udara yang mengandung sedikit asam klorida dan klorin basah.
Untuk sistem pipa yang dipasang di sekitar scrubber dan tang pembakaran, Atlac 383 bisfenol A polyester tidak jenuh dipilih karena resistensinya terhadap fluida asam dan kaustik dengan biaya lebih rendah dibanding resin vinyl ester standar.
Tang pembakaran, scrubber dan bagian silinder tumpas diproduksi melalui proses manufaktur hibrid, menggabungkan penanganan filament basah dengan lapisan luar kain woven berarah dua yang diterapkan secara bersamaan. Kombinasi ini menghasilkan bagian dengan properti mekanik yang lebih baik baik di arah lingkaran (dari penanganan filament) maupun arah aksial (dari kain, yang selaras dengan sumbu bagian). Penambahan kain woven juga mengurangi persentase bobot serat kaca per bagian, dari 70% untuk bagian yang sepenuhnya digulung filament menjadi 55%. Ini meningkatkan jumlah resin tahan korosi per bagian. Komponen lain diproduksi melalui tata letak tangan.
Mengatasi tantangan desain
Ollearis menghadapi beberapa tantangan saat merancang peralatan untuk proyek ini. Salah satu tantangan berasal dari kebutuhan untuk menyertakan lapisan penghalang korosi yang kaya resin pada permukaan dalam tang pembakaran, yang menimbulkan risiko retak - atau retakan - karena kejut termal selama operasi. Tim meningkatkan resistensi komponen terhadap kejut termal dengan memperkuat lapisan penghalang korosi dengan selaput permukaan serat karbon.
Tantangan kedua adalah Ollearis perlu menemukan cara untuk mendukung bobot packing di dalam scrubber - packing adalah material yang menghilangkan gas dari udara yang melewati scrubber. Untuk mengatasi ini, Ollearis memasang grating komposit di bawah packing, didukung oleh ledge komposit dan dua balok komposit. Ledge dan balok memiliki penampang persegi panjang berongga, dan ledge diisi dengan busa poliuretana. Ledge diproduksi langsung ke dalam scrubber silinder yang digulung filament sebagai satu potongan; pemasangan setelah produksi akan menimbulkan risiko pemisahan karena beban dari berat packing. Balok didukung oleh nozel komposit yang dirancang khusus yang dilekatkan pada cangkang scrubber.
Tantangan desain ketiga berasal dari kenyataan bahwa tang pembakaran dan scrubber beroperasi di bawah vakum tetapi memiliki dasar datar - panel komposit datar memiliki resistensi yang buruk terhadap tekanan dan vakum dan biasanya perlu sangat tebal untuk menahan beban tersebut, 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 diimpregnasi resin dengan lapisan kulit komosit, untuk mengurangi biaya dan bobot bagian komposit padat.
Untuk proyek ini, komponen komposit dirangka dan dikirim pada 2016, dengan pemasangan akhir diselesaikan pada 2017.
