Joints pour la production d'éthylène

Enregistrer dans la liste de lecture Publié par Callum O'Reilly, rédacteur en chef Hydrocarbon Engineering, lundi 6 avril 2020 09:05

Après une décennie d’incertitude, l’industrie de l’éthylène connaît une croissance significative.

Poussée par la forte demande des consommateurs pour le plastique et la baisse des prix du pétrole, ce qui signifie des matières premières moins chères, la société de conseil mondiale Wood Mackenzie prévoit que la croissance sera de 3,4 % par an. Des recherches plus approfondies menées par IHS Markit suggèrent que la demande d'éthylène devrait dépasser 60 millions de tonnes entre 2018 et 2022.

Aujourd'hui, après le succès de la première « vague de construction » de nouvelles usines d'éthylène, les plans pour la deuxième vague sont en cours de finalisation à l'échelle mondiale. Choisir la bonne solution d'étanchéité est essentiel pour garantir que les nouvelles installations sont optimisées pour une sécurité et une efficacité maximales, car les conditions opérationnelles difficiles de la production d'éthylène peuvent entraîner la détérioration des équipements de l'usine, en particulier les joints, entraînant des risques de fuites, d'incendies et de temps d'arrêt coûteux. .

Pour garantir les plus hauts niveaux de sécurité et d’efficacité des opérations, il convient de prendre en compte certains défis typiques de la production d’éthylène qui aideront à spécifier la solution d’étanchéité la plus adaptée et la plus efficace.

La production d’éthylène implique le vapocraquage de matières premières d’hydrocarbures à très haute température. Parmi les composants clés du four, à savoir la section radiante, la tuyauterie de croisement, les échangeurs de ligne de transfert (TLE) et le refroidisseur de trempe, les températures varient d'environ 650°C à 1 000°C (1 200°F à 1 830°F), ce qui est bien au-dessus de la température automatique. -température d'inflammation du média.

Par conséquent, les fuites résultant de l'utilisation de joints inappropriés dans ces zones entraîneront des incendies spontanés au contact de l'atmosphère.

Outre les températures élevées, l’environnement oxydant de la production d’éthylène représente un défi majeur pour les matériaux d’étanchéité. Malgré la réaction de craquage produisant de l'hydrogène comme sous-produit, les conditions à la fois dans la section radiante du four et dans l'environnement externe autour des joints d'étanchéité sont de nature oxydante plutôt que réductrice.

La vapeur surchauffée et l'air extérieur, en combinaison avec les températures élevées, créent des conditions oxydantes, même pour les qualités de graphite de spécifications élevées et inhibées par l'oxydation.

Il a été démontré que les matériaux d’étanchéité traditionnels échouent dans ces conditions, créant ainsi des risques de sécurité importants. Il est primordial d’utiliser un matériau d’étanchéité capable à la fois de résister à l’oxydation et de rester étanche aux gaz tout au long de sa durée de vie, car le graphite, un matériau d’étanchéité couramment utilisé, est susceptible de se dégrader. Étant une forme de carbone, le graphite réagit avec l'oxygène présent dans l'atmosphère externe ou dans les milieux de traitement internes pour former du dioxyde de carbone, ce qui entraîne une perte de masse dans le joint et entraîne des fuites.

De plus, les TLE peuvent être une application très difficile à sceller car ils sont exposés à des températures de fonctionnement élevées et à des cycles thermiques fréquents. Les conceptions plus anciennes peuvent être particulièrement sensibles aux problèmes de fiabilité dus à l’absence de revêtement réfractaire.

Quelle que soit la matière première, la formation de coke est une réaction secondaire indésirable, mais inévitable, du vapocraquage. Bien qu'un contrôle efficace du processus et une sélection de matières premières puissent réduire l'accumulation de coke (et améliorer le rendement en oléfines), l'accumulation de ces dépôts de carbone dur sur les parois internes des serpentins du four et des TLE est inévitable.

L'élimination périodique des dépôts de coke, appelée « décokéfaction », est essentielle pour maintenir un transfert de chaleur acceptable, réduire les points chauds et contrôler la chute de pression, garantissant ainsi une efficacité maximale de l'usine et une durée de vie maximale des équipements.