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 metálicos

(GACL) — um grande produtor de produtos químicos no estado de Gujarat, no oeste da Índia — estava enfrentando desafios de corrosão em suas colunas de destilação. Em aplicações de processamento químico, as colunas de destilação são frequentemente utilizadas 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. Estas colunas normalmente utilizam componentes metálicos, mas as duras condições ácidas exigidas para esta aplicação não eram adequadas para metais. E embora os metais possam suportar altas temperaturas e tenham boa resistência física, eles podem ser sensíveis ao ataque rápido de condições ácidas e às mudanças rápidas na concentração de ácido. Nos casos em que estão presentes ácidos fortes e quando as concentrações de ácido podem mudar dentro do sistema, os componentes poliméricos 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 metálicas 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 as tampas metálicas em uma planta de ácido fosfórico.

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

O principal objetivo da coluna de destilação é separar, recuperar e remover compostos orgânicos voláteis (COV), solventes e outras substâncias mais leves que a água, que possam estar presentes no fluxo. Durante muitos anos, as colunas de destilação usaram tampas de bolhas de aço inoxidável SS-304 e SS-316, mas as tampas de bolhas de aço inoxidável corroem na presença de alguns produtos químicos, como aminas, cloretos e cetonas, porque as zonas afetadas pelo calor tendem a sofrer trincas por corrosão sob tensão de amina ou trincas por corrosão sob tensão de cloreto, mesmo em temperaturas mais baixas. Além disso, as tampas de bolhas de aço inoxidável são mais volumosas (em peso). Por causa disso, a coluna de destilação precisa ser superdimensionada e os custos de capital são elevados. 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 frequentemente devido à delaminação, o que leva à fragilização e falhas.

A decisão de mudar da construção metálica para o PVDF foi motivada pelo uso de ácido fosfórico nas fábricas. Os sistemas de destilação anteriores que usavam componentes metálicos sofreram corrosão e a resolução do problema tornou-se essencial para que a GACL mantivesse a planta funcionando. Quando a GACL procurou resolver problemas relacionados à corrosão nas colunas de destilação de sua planta de ácido fosfórico de qualidade alimentar, o consultor do projeto Worley India recomendou que eles substituíssem as tampas de bolhas de metal convencionais nas bandejas da coluna por tampas de bolhas feitas de PVDF Kynar. Sangir Plásticos Unip. Ltd. é um dos principais usuários da matéria-prima Kynar PVDF e também é um produtor líder de produtos termoplásticos personalizados. Eles conseguiram fabricar tampas de bolhas com sucesso usando resinas Kynar PVDF. O fabricante ao qual os produtos foram fornecidos foi Dolf Industries Pvt. Vadodara Gujarat.

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

O 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 suportam 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 PVDF Kynar foi selecionado para este projeto como o material de construção mais adequado e compatível. A 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.