Bagaimana Penukar Panas PTFE Menahan Bubur Katalis Asam Sulfat dalam Pemanasan Unit Alkilasi?

Lingkungan Asam untuk Alkilasi
Dalam unit alkilasi minyak bumi, isobutana direaksikan dengan olefin ringan dengan adanya katalis asam sulfat untuk menghasilkan komponen beroktan tinggi untuk bensin. Katalis asam dilewatkan melalui reaktor pada konsentrasi 85-98% dan membawa minyak tersuspensi yang larut dalam asam, tar dan partikel lumpur. Campurannya agak korosif dan sedikit abrasif. Cairan agresif ini menyerang penukar panas yang mengontrol suhu reaksi.

Penukar panas logam, bahkan dengan{0}}bahan paduan tinggi seperti Hastelloy, memiliki masa pakai yang terbatas dalam iklim ini. Asam menyerang permukaan logam dan lapisan produk korosi terbentuk yang kemudian terdegradasi oleh partikel tersuspensi. Asam menyerang logam baru yang terkena korosi. Erosi-siklus korosi mendorong hilangnya logam. Kehidupan pelayanan biasanya 2 sampai 5 tahun; penggantian sering terjadi.

PTFE tahan terhadap asam sulfat pada konsentrasi berapa pun dan pada semua suhu hingga 260 derajat. Polimer homogen tidak memiliki lapisan produk korosi yang dapat terkikis. Permukaannya tahan terhadap kerusakan kimia dan serangan mekanis. Gabungan mekanisme erosi-korosi yang menghancurkan penukar logam tidak terjadi di PTFE.

Sinergi Erosi-Korosi Logam
Dalam pengolahan bubur asam pada permukaan logam, kerusakan berkembang melalui siklus sinergis. Asam menyerang permukaan logam, menghasilkan lapisan produk korosi – logam sulfat, oksida, dan hidrat. Lapisan ini lebih fleksibel dan kurang rekat dibandingkan logam di bawahnya. Partikel abrasif dalam bubur mengikis lapisan produk korosi, sehingga memperlihatkan logam segar. Logam baru terkorosi dengan cepat dan lapisan baru produk korosi kembali terdegradasi.

Siklus ini meningkatkan laju korosi dan laju erosi. Laju kehilangan logam secara keseluruhan mungkin 5 hingga 20 kali lebih tinggi dibandingkan laju korosi dalam asam tanpa partikel atau laju erosi dalam bubur non-korosif.

PTFE tidak akan menimbulkan korosi. Tidak ada lapisan produk korosi. Asam bertemu dengan permukaan yang inert secara kimia. Partikel abrasif dapat menyebabkan keausan mekanis yang lambat namun keausan tersebut tidak hanya seragam tetapi juga dapat diprediksi - tidak ada amplifikasi yang sinergis. Dinding tabung secara bertahap terkikis oleh erosi mekanis murni, dengan laju yang diukur dalam mikron setiap tahun.

Parameter Layanan AlkilasiPTFE Hastelloy C-276
Laju korosi asam (bebas partikel-) 0,05-0,15 mm/tahun 0
Pembentukan lapisan produk korosi Ya Tidak
Erosi lapisan produk korosiYa (mempercepat kehilangan logam) N/A
Erosi-laju korosi gabungan 0,25-0,75 mm/tahun 0,005-0,02 mm/tahun (hanya keausan mekanis)
Masa pakai layanan (tahun) 2-5 15+
Keuntungan Penanganan Lumpur
Perilaku korosi semakin diperumit oleh kecenderungan minyak yang larut dalam asam dan lumpur yang ada dalam asam alkilasi untuk mengendap pada permukaan penukar panas, membentuk lapisan pengotoran yang bertindak sebagai insulasi pada tabung. Pelapisan produk korosi pada permukaan logam menciptakan permukaan kasar berenergi tinggi untuk menarik pengendapan lumpur. Kotoran menumpuk, mengeras, dan harus dibuang secara mekanis.

PTFE memiliki permukaan yang halus dengan energi permukaan yang rendah sehingga menyulitkan lumpur untuk menempel. Partikel lumpur meluncur di atas permukaan tabung tanpa menempel. Kotoran kecil apa pun yang disimpan akan terhanyut begitu saja. Tidak ada pembuangan lumpur secara berkala, sehingga permukaan tetap bersih dan perpindahan panas tetap stabil.

Bonus Kompatibilitas Proses
PTFE tidak terpengaruh oleh asam sulfat pada seluruh spektrum komposisi asam alkilasi-dari asam segar pada 98% hingga asam bekas pada 85% dengan hidrokarbon terlarut dan lumpur. Bahan ini tidak mengkatalitik reaksi-hidrokarbon asam. Itu tidak melepaskan ion logam yang dapat mengganggu proses alkilasi. Penukar PTFE menyediakan elemen inert secara kimia pada proses dimana katalisis yang tidak diinginkan dapat mempengaruhi kualitas produk.

Kesimpulan
Penukar panas PTFE digunakan untuk memanaskan bubur katalis asam sulfat di unit alkilasi dan memberikan layanan unggul dengan mengurangi sinergi-korosi erosi yang mendorong hilangnya logam dalam penukar logam. Permukaan yang inert secara kimia tidak memiliki lapisan produk korosi yang dapat terdegradasi. Permukaan yang halus dan berenergi rendah-tersebut tahan terhadap pelekatan lumpur. Masa pakai 15+ tahun dibandingkan 2-5 tahun untuk Hastelloy C-276. Akibatnya, frekuensi penggantian yang lebih rendah dan transmisi panas yang andal menjadikan PTFE pilihan yang lebih baik secara ekonomis untuk pengoperasian asam alkilasi.

Bantuan teknik untuk spesifikasi penukar panas PTFE dalam aplikasi alkilasi dan lumpur asam diberikan dengan penyampaian komposisi asam, kandungan lumpur, suhu pengoperasian, dan masa pakai peralatan saat ini.