Plantas de etileno

Fornalha de craqueamento

No forno de craqueamento ou pirólise do craqueador a vapor, os hidrocarbonetos de cadeia longa são craqueados termicamente. Na maioria das fábricas, isso é feito através da adição de vapor quente.

Dentro do cracker, inúmeras bobinas correm paralelas umas às outras. Após uma fase de pré-aquecimento, o C_xH_x-H₂O a mistura é enviada, em menos de um segundo, da entrada do forno através das serpentinas, que são alimentadas externamente com queimadores. A distribuição homogênea do fluxo de mídia é crucial para uma qualidade consistente do produto. Este processo é apoiado por bicos Venturi especialmente fabricados com alta qualidade de superfície e um perfil arredondado projetado com precisão para evitar coqueamento irregular.

Outra variável crítica é a temperatura do hidrocarboneto craqueado na saída do forno, a Temperatura de Saída da Bobina (COT). Varia entre 750 e 900°C, dependendo da matéria-prima. Os instrumentos de medição de temperatura utilizados devem suportar um fluxo de meios altamente abrasivos. Pontos de medição invasivos, portanto, requerem Stellit^® poços termométricos/tubos de proteção, feitos de material de barra ou em versão revestida. Como alternativa, podem ser considerados sensores de temperatura de superfície com tempos de resposta rápidos.

Além do método de craqueamento a vapor, a indústria também utiliza o método catalítico. Isto permite um maior rendimento de propileno, por exemplo. O monitoramento da temperatura no craqueamento catalítico é baseado principalmente em termômetros multiponto.

Refrigerador de gás de craqueamento, têmpera em óleo e têmpera em água

O gás no final do processo de craqueamento é quimicamente instável e altamente reativo. Deve, portanto, ser resfriado em várias centenas de graus, imediatamente após sair do forno de craqueamento. Isto é feito no resfriador de gás de craqueamento/trocador de linha de transferência. A energia térmica liberada é usada no processo de troca de calor para produzir vapor de alta pressão para a planta.

O resfriamento continua nas etapas subsequentes do processo de têmpera em óleo e têmpera em água Nestes dois processos, os óleos pirolíticos, o benzeno pirolítico e as partículas sólidas são removidos do fluxo do meio simultaneamente.

A têmpera em óleo como fracionador primário é de fundamental importância. A pressão diferencial entre os diferentes níveis da coluna é o indicador chave para o seu funcionamento ideal. Um valor crescente implica a possível presença de depósitos que podem reduzir o rendimento. Transmissores de pressão diferencial precisamente balanceados, em combinação com duas vedações de diafragma embutidas, cujos diafragmas são feitos de material específico para o meio, garantem o monitoramento preciso deste parâmetro.

Compressores e lavagem de gases ácidos

Os compressores comprimem a mistura gasosa preparada em quatro a seis estágios sucessivos. A lavagem com gás ácido é uma etapa intermediária para remover o sulfeto de hidrogênio indesejado (H₂S) e dióxido de carbono.

Durante a compressão, o meio é resfriado e o condensado resultante é separado em separadores. O seu nível deve ser monitorizado continuamente para evitar qualquer potencial transbordamento. Os compressores e as áreas da planta a jusante ficam assim protegidos do teor excessivo de umidade.

Indicadores de nível bypass modulares são recomendados para esta tarefa, pois transmitem o nível com precisão e, por meio de uma função de comutação opcional, acionam um aviso em tempo hábil. Em pontos particularmente críticos, as versões com câmara dupla permitem medições redundantes. Além do indicador de bypass, outros sistemas de medição podem ser integrados, por exemplo, corrente reed, sensores magnetostritivos, radar e garfo vibratório.

Para o bom funcionamento dos compressores, a temperatura nos seus rolamentos fortemente tensionados deve ser monitorada. Sensores de temperatura altamente resistentes a vibrações garantem a precisão necessária para isso.

Fracionamento de colunas e divisores

Após compressão e posterior resfriamento em uma instalação de refrigeração, a mistura gasosa processada é separada nos produtos finais. Este processo ocorre em diversas colunas de destilação, ligadas em série (desmetanizador, desetanizador, despropanizador, debutanizador), e splitters, principalmente para C₂, C₃ e C₄ compostos.

Devido às diferentes temperaturas nas colunas de destilação, os componentes com ponto de ebulição mais baixo sobem para o topo e são desnatados, enquanto as substâncias com ponto de ebulição mais alto descem para o fundo e daí são alimentadas para a próxima coluna. Gradualmente, os seguintes meios são obtidos desta forma - etileno, propileno, buteno e outras frações de hidrocarbonetos. O etileno é a maior fração em termos de volume.

Para uma separação constante e limpa dos meios desafiadores, a pressão e a temperatura do processo devem estar sempre em perfeito equilíbrio. Isto requer tanto a sua alta disponibilidade como a correspondente precisão dos instrumentos de medição instalados.

A qualidade da medição não é o único fator crítico na instrumentação para monitoramento de pressão e temperatura, mas também é verdade para nível e vazão - os instrumentos devem ser resistentes às condições do processo para cumprir sua tarefa conforme necessário e, ao mesmo tempo, não comprometer a qualidade do produto. Todos os instrumentos de medição são, portanto, feitos de materiais específicos para a aplicação e as costuras de solda também são submetidas a testes não destrutivos.

Hidrogenação de acetileno e MA/PD

O acetileno e o metil acetileno/propadieno (MA/PD) produzidos durante o processo de destilação/craqueamento são convertidos em etileno e propileno, respectivamente, por meio de hidrogenação com hidrogênio. Desta forma, o rendimento total destes dois produtos finais de alta qualidade aumenta.

C₂H₂ + H₂ => C₂H₄
C₃H₄ + H₂ => C₃H₆

O processo de hidrogenação seletiva ocorre em reatores de leito fixo preenchidos com os catalisadores relevantes. O controle do processo depende criticamente do fluxo de acetileno e MA/PD estar sujeito a uma temperatura homogênea. Vários pontos de medição de temperatura distribuídos de maneira ideal no leito do catalisador permitem a detecção imediata de pontos quentes e frios. A função de monitoramento cria assim o pré-requisito para que a reação prossiga uniformemente. Ao mesmo tempo, permite tirar conclusões sobre o envelhecimento do catalisador.

Duas versões de termômetros multiponto podem ser usadas para a medição. A versão sem poço termométrico/tubo de proteção permite que os pontos de medição sejam ajustados diretamente no leito do catalisador. Esta solução oferece o tempo de resposta mais rápido. Uma alternativa são os termômetros multiponto em design deslizante com poço termométrico/tubo de proteção. Aqui, os sensores para os pontos de medição são posicionados individualmente no poço termométrico/tubo de proteção por meio de uma haste guia e pressionados contra sua parede para obter um tempo de resposta comparativamente curto. A vantagem: se necessário, os sensores de temperatura podem ser removidos individualmente do poço termométrico/tubo de proteção durante a operação - ou seja, com o processo permanecendo fechado - e seu desempenho de medição pode ser verificado.

Além da temperatura, a pressão no reator também deve ser monitorada. Com a medição, é importante evitar que o aumento da temperatura do hidrogênio cause desvios. Neste caso, os selos diafragma com diafragmas revestidos de ouro garantem uma transmissão de pressão permanentemente confiável para o respectivo instrumento de medição.

Tanques de armazenamento e sistemas de flare

Todos os produtos são armazenados temporariamente no estado gasoso ou líquido em grandes tanques até uso posterior. O etileno, por exemplo, deve ser resfriado a -103°C para que uma grande quantidade possa ser armazenada em um espaço relativamente pequeno. O processo de enchimento requer monitoramento das condições de temperatura no tanque. Para conseguir isso, termômetros multiponto são inseridos no tanque por cima.

Devido à grande diferença entre a temperatura do meio e a temperatura ambiente, sensores adicionais estão localizados na carcaça de aço do tanque. Durante o enchimento inicial, servem para avisar, em tempo útil, que a carcaça do tanque está esfriando muito rapidamente, evitando assim possíveis rachaduras.

Sensores de temperatura na base de concreto do tanque e nos diques sob a tubulação externa cumprem uma finalidade comparável - se detectarem um resfriamento repentino no ponto de medição, isso é uma indicação de vazamento no reservatório do tanque.

Cada planta de etileno possui pelo menos um sistema de flare. Este funciona 24 horas por dia para eliminar, se necessário, quaisquer gases indesejados ou em excesso de todas as partes da produção de forma controlada.

O sistema de flare é, portanto, também uma parte fundamental da segurança da planta. Sua instrumentação de medição inclui termopares. Eles monitoram os queimadores piloto e também fornecem informações assim que uma quantidade suficiente de gás produz chama.

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