Tampas de bolhas de PVDF para colunas de destilação

1º de junho de 2023 | Por Sachin Upadhye, Arkema; e Himanshu Mistry, Sangir Plastics

Componentes de polímero em bandejas de coluna podem evitar problemas associados à corrosão de equipamentos de metal

A Gujarat Alkalies & Chemicals Ltd. (GACL) — uma importante produtora de produtos químicos no estado de Gujarat, no oeste da Índia — enfrentava desafios de corrosão em suas colunas de destilação. Em aplicações de processamento químico, as colunas de destilação são frequentemente usadas para separar e recuperar solventes e ácidos. Embora esses produtos químicos variem, muitos dos sistemas de destilação apresentam problemas de corrosão se não forem projetados adequadamente para aplicações de longo prazo. Essas colunas normalmente utilizam componentes metálicos, mas as duras condições ácidas necessárias para essa aplicação não eram adequadas para metais. E enquanto os metais podem lidar com altas temperaturas e ter boa resistência física, eles podem ser sensíveis ao ataque rápido de condições ácidas e mudanças rápidas de concentração de ácido. Nos casos em que ácidos fortes estão presentes e quando as concentrações de ácido podem mudar dentro do sistema, os componentes de polímero podem ser uma opção viável para prevenir a corrosão e evitar a ferrugem. Este estudo de caso descreve um projeto em que tampas de bolhas de metal em bandejas de colunas de destilação foram substituídas por tampas de bolhas feitas de resina de fluoreto de polivinilideno (PVDF) (Figura 1) em um esforço para resolver problemas de corrosão com tampas de metal em uma fábrica de ácido fosfórico.

FIGURA 1. Tampas de bolhas de bandeja de destilação feitas de resina de fluoreto de polivinilideno (PVDF) podem ser uma opção viável nos casos em que componentes metálicos estão sujeitos a ataque ácido

O principal objetivo da coluna de destilação é separar, recuperar e remover compostos orgânicos voláteis (VOCs), solventes e outras substâncias mais leves que a água, que podem estar presentes no fluxo. Por muitos anos, as colunas de destilação usaram cápsulas de aço inoxidável SS-304 e SS-316, mas as cápsulas de aço inoxidável corroem na presença de alguns produtos químicos, como aminas, cloretos e cetonas, porque as zonas afetadas pelo calor tendem a sofrer fissuração por corrosão sob tensão de amina ou fissuração por corrosão sob tensão de cloreto, mesmo a temperaturas mais baixas. Além disso, as tampas bolha de aço inoxidável são mais volumosas (em peso). Por causa disso, a coluna de destilação precisa ser superdimensionada e os custos de capital são altos. Outra opção para evitar a corrosão é usar tampas de bolha de polímero reforçado com fibra (FRP). Estas são uma solução barata, mas precisam ser substituídas com frequência devido à delaminação, o que leva à fragilização e falha.

A decisão de mudar de uma construção metálica para PVDF foi motivada pelo uso de ácido fosfórico nas plantas. Os sistemas de destilação anteriores que usavam componentes de metal apresentavam corrosão, e resolver o problema tornou-se essencial para a GACL manter a planta funcionando. Quando a GACL procurou resolver problemas relacionados à corrosão nas colunas de destilação de sua fábrica de ácido fosfórico de grau alimentício, o consultor de projetos Worley India recomendou que eles substituíssem as tampas de bolha de metal convencionais em bandejas de coluna por tampas de bolha feitas de Kynar PVDF. Sangir Plastics Unip. Ltd. é um dos principais usuários da matéria-prima Kynar PVDF e também é um dos principais produtores de produtos termoplásticos personalizados. Eles conseguiram fabricar tampas de bolha com sucesso usando resinas Kynar PVDF. O fabricante para o qual os produtos foram fornecidos foi a Dolf Industries Pvt. Ltda. Vadodara Gujarat.

FIGURA 2. Componentes de PVDF podem suportar uma ampla gama de condições de pH

Kynar PVDF é conhecido por ter resistência a uma ampla gama de solventes e ácidos. Os homopolímeros Kynar PVDF são conhecidos por suportar valores de pH de <1 a 12, enquanto os copolímeros Kynar Flex PVDF lidam com uma faixa de pH mais ampla, de <<1 a 13,5. Os parâmetros operacionais determinam o uso de termoplásticos de engenharia, como o PVDF, e com base nas condições de serviço e nas características químicas, o Kynar PVDF foi selecionado para este projeto como o material de construção mais adequado e compatível. O GACL obteve economia de custos devido ao peso mais leve dos materiais PVDF e também foi capaz de otimizar as condições críticas do processo usando temperaturas e pressões mais baixas.