耐食性樹脂により、FRP石油化学プラント設備が可能になります

複合材料は、腐食性の高い環境での耐久性で知られていますが、最適なパフォーマンスを得るには、用途ごとに適切な樹脂を選択することが不可欠です。 SABIC（サウジアラビア、リヤド）の子会社であるサウジアラビアのジュバイルにあるペトロケミアの石油化学コンプレックスは、エチレン、スチレン、塩素、粗工業用エタノールなどのさまざまな原料化学製品を生産しています。製造プロセスでは、複合施設には、腐食することなく塩酸に耐えなければならないいくつかの大きなコンポーネントとパイプを備えた燃焼ユニットが必要でした。

燃焼ユニットのクエンチタンク、スクラバー、排気タンク、および関連する容器と配管の設計と製造は、耐食性機器の製造業者であるOllearis（Martorelles、スペイン）、請負業者であるChina Tianchen Engineering Corp.（TCC、Tianjin、中国）を含むチームに任されました。 ）およびエンジニアリング会社のJohn Zink Hamworthy Combustion（Tulsa、Okla。、US）。これらのコンポーネントは、塩酸との接触に耐え、いくつかの設計上の課題に対応し、費用効果の高いソリューションである必要がありました。

ガラス繊維強化複合材料は、特殊な金属合金よりも費用効果の高いソリューションを提供しながら、腐食性の高い化学物質に耐えることができる材料として選択されました。リフトおよびホールドダウンラグ（ステンレス鋼）、スプレーノズル（熱可塑性または金属）、スクラバーパッキングなど、いくつかのマイナーな例外を除いて、すべての主要コンポーネントは繊維強化プラスチック（FRP）で構成されていました。

性能要件を満たしながら最も経済的なソリューションを提供するために、Ollearisは3つのAOC（Collierville、Tenn。、U.S。）Atlac樹脂に目を向けました。 「AOC耐薬品性ガイドとAOCの技術サービスチームの専門知識を使用して、処理される流体とクライアントが詳細に説明した設計温度を考慮して、樹脂の種類を選択しました。提案された樹脂が[必要な]条件下で良好に機能することを確認する必要がありました」とOllearisのテクニカルマネージャーであるAdrianoUreñaは説明します。

Ollearisは、ガス洗浄プロセスの最初のフェーズであるクエンチタンクにAtlac590エポキシノボラック樹脂を選択しました。タンクの高さは11.8メートル、内径（ID）は3メートルです。課題は、運転中、燃焼ユニットからの排気ガスが約300°Cの温度でこのクエンチタンクに入り、ガス入口近くのノズルから噴霧された水によって非常に急速に冷却されることです。 Atlac 590は、塩酸溶液に対する耐性と、必要な高温での強度の保持を提供するために選択されました。

高さ14.10メートルのスクラバー、洗浄されたガスが放出される高さ39.7メートルの排気スタック、およびスクラバーとクエンチタンクを接続する長さ1.45メートルのダクトには、Atlac430ビスフェノールAエポキシビニルエステル樹脂が選択されました。 。これは、これらのコンポーネントの比較的困難な温度条件に一致する、用途の広い標準製品であると言われています。スクラバーと排気スタックの設計温度は最大85°Cに達します。スクラバーは、クエンチタンクから入る塩酸溶液と、酸を中和するために使用されるスクラビング水に存在する水酸化ナトリウム溶液にさらされます。排気筒も少量の塩酸と湿った塩素を含む空気にさらされています。

スクラバーとクエンチタンクの周囲に設置された配管システムには、標準のビニルエステル樹脂よりも低コストで、酸および苛性流体に対する耐薬品性のためにAtlac383不飽和ビスフェノールAポリエステルが選択されました。

スタックのクエンチタンク、スクラバー、および円筒形の部品は、ハイブリッド製造プロセスを介して製造され、ウェットフィラメントワインディングと、同時に適用される双方向織物の外層が組み合わされています。この組み合わせにより、フープ方向（フィラメントワインディングから）とアキシャル方向（パーツの軸と整列するファブリックから）の両方で、より優れた機械的特性を備えたパーツが作成されました。織物を追加すると、部品あたりのガラス繊維の重量パーセントも、完全にフィラメントで巻かれた部品の70％から55％に減少しました。これにより、部品あたりの耐食性樹脂の量が増加します。その他のコンポーネントは、ハンドレイアップによって製造されました。

設計上の課題の解決

Ollearisは、このプロジェクトの機器を設計する際にいくつかの課題に直面しました。課題の1つは、急冷タンクの内面に樹脂を多く含む腐食バリア層を含める必要があることでした。これにより、運転中の熱衝撃によるひび割れやひび割れのリスクが生じました。チームは、カーボンファイバーの表面ベールで腐食バリアを強化することにより、熱衝撃に対するコンポーネントの耐性を向上させました。

2番目の課題は、Ollearisがスクラバー内のパッキングの重量を支える方法を見つける必要があることでした。パッキングは、スクラバーを通過する空気からガスを除去する材料です。これを解決するために、Ollearisは、複合棚と2つの複合梁で支えられた複合格子をパッキンの下に設置しました。棚と梁は中空の長方形の断面を持ち、棚はポリウレタンフォームで満たされています。棚は、フィラメントに巻かれた円筒形のスクラバーに直接製造され、ワンピースとして製造されました。製造後の接着は、梱包重量からの負荷により剥離するリスクがあります。ビームは、スクラバーシェルに結合された特別に設計された複合ノズルによってサポートされています。

3番目の設計上の課題は、急冷タンクとスクラバーは真空下で動作しますが、底が平らであるという事実から生じました。平らな複合パネルは、圧力と真空に対する耐性が低く、通常、このような負荷に耐えるために非常に厚くする必要があるため、製造に費用がかかります。プロジェクトの目標を達成するために、Ollearisは、複合スキン層に面した樹脂含浸3Dガラス繊維ファブリックのコアを含むサンドイッチ構造を使用して、より安価なソリューションを開発し、固体複合部品のコストと重量を削減しました。

このプロジェクトでは、複合コンポーネントは2016年に設計および納品され、2017年に最終的なインストールが完了しました。