Wolfram-molybdenové materiály jsou odolné vůči vysokým teplotám a korozi a jsou vhodné pro extrémní podmínky v petrochemickém průmyslu. Tři případové studie ukazují, že mohou prodloužit životnost zařízení 3 až 8krát, přičemž investice do jejich modernizace činí pouze jednu pětinu nákladů na nové zařízení, což efektivně zajišťuje dlouhodobý bezpečný provoz instalací.
Petrochemický průmysl zahrnuje všechny procesy od těžby ropy, rafinace surové ropy, pyrolýzy ethylenu, hydrorefinace až po zachycování uhlíku CCUS. Již dlouhou dobu čelí extrémním podmínkám, jako jsou vysoké teploty (nad 1000 °C), vysoký tlak (nad 15 MPa), silná koroze (H₂S, CO₂, chloridové ionty atd.) a vysoké opotřebení. Běžné nerezové oceli a niklové slitiny jsou za těchto podmínek náchylné k deformaci způsobené creepem při vysokých teplotách, oxidativnímu praskání, bodové korozi a křehnutí způsobenému vodíkem, což vede k častým výpadkům zařízení a dokonce i k bezpečnostním nehodám.
Wolfram a molybden, jako kovové materiály s vysokým bodem tání, mají body tání 3422 °C a 2622 °C, přičemž se vyznačují vlastnostmi, jako je odolnost vůči vysokým teplotám, korozní odolnost, nízký koeficient tepelné roztažnosti a odolnost proti opotřebení. V petrochemickém průmyslu se vyvinuly čtyři hlavní oblasti uplatnění: vysokoteplotní tepelně odolné konstrukční součásti, tvrdé součásti z opotřebení odolných slitin, protikorozní povlaky/přísadové prvky do slitin a katalytické chemické suroviny. Následující text uvádí skutečné výsledky aplikací materiálů na bázi wolframu a molybdenu na základě tří případových studií.
Případ 1: Výzva ohřevu vrtu CCUS na ložisku břidlicového oleje Shengli: Na břidlicovém olejovém vrtním profilu Liye 1HF ložiska Shengli se k těžbě používá injekce CO₂, přičemž vysokotlaké škrcení kapalného CO₂ způsobuje rychlé ochlazení a zamrznutí potrubí. Těžená kapalina obsahuje CO₂, formanční vodu a sirovodík, čímž vzniká komplexní korozní prostředí. Konvenční topné trubky ze nerezové oceli se korodují a praskají do 3 měsíců, což vede k výpadkům provozu. Řešení: Přizpůsobené kompozitní topné trubky z wolframové slitiny (základna z wolframové slitiny + izolační vrstva z nitridu hlinitého).
Účinnost elektrického ohřevu 99 %, rychlost ohřevu zvýšena čtyřikrát
Nepřetržitý provoz po dobu 24 měsíců bez jakékoli korozní nebo erozní poškození
Zcela eliminuje zamrzání a ucpaní potrubí, čímž snižuje výpadky provozu a údržbu jednoho vrtu dvanáctkrát
Nízký koeficient teplotní roztažnosti, žádné praskání svárů při střídání teplot
Závěr: Tungstenové slitinové topné trubky jsou vhodné pro technologie CCUS a netradiční způsoby těžby za podmínek výrazných teplotních rozdílů.
Případ 2: Výzva spojená s podmínkami nosných komponent v etylenové krakací peci společnosti Lanzhou Petrochemical: Nosné komponenty krakací pece pracují při teplotě 1100 °C po dlouhou dobu, přičemž materiál ze slitiny chromu a niklu podléhá po přibližně jednom roce creepové deformaci, což vyžaduje časté vypínání za účelem výměny a vážně ovlivňuje výrobní efektivitu. Řešení: Všechny nosné komponenty byly nahrazeny slitinou molybdenu TZM (titan-zirkon-molybden).
Žádná deformace při teplotě 1100 °C po dlouhou dobu
Životnost se prodloužila z 1 roku na 6 let (6násobné prodloužení)
Výrazné snížení frekvence vypínání pro výměnu, což přináší významné celkové ekonomické výhody
Závěr: Slitina molybdenu TZM je standardním preferovaným materiálem pro konstrukční součásti vysokoteplotních pecí v petrochemickém průmyslu.
Případ 3: Výzva renovace vnitřního výstelku hydrogenačního reaktoru společnosti Shandong Hengyuan Petrochemical: Hydrogenační reaktor (vnitřní průměr 3 m, teplota 430 °C, tlak 15 MPa, prostředí obsahující H₂S, amoniak a chloridové ionty) měl vnitřní výstelku z nerezové oceli 316L, která po třech letech provozu vykázala lokální bodovou korozi a vodíkové puchýře, čímž vznikalo nebezpečí výbuchu. Řešení: Svaření 10 mm silné vnitřní stěny z molybden-tungstenové kompozitní niklové slitiny (C276, 13 % molybdenu, 3 % wolframu).
Nepřetržitý bezpečný provoz po dobu 25 let, žádné trhliny způsobené napěťovou korozí ani křehkost způsobená vodíkem, roční koroze tenčení pouze 0,1 mm
Splňuje bezpečnostní normy API pro rafinerie a petrochemické tlakové nádoby
Investice do svařovací renovace činí pouze 1/5 nákladů na výměnu nového zařízení
Závěr: Svařovací technologie molybden-tungstenové niklové slitiny kombinuje bezpečnost a ekonomičnost a je osvědčeným řešením pro protikorozní renovaci hydrogenačních reaktorů.
Klíčová hodnota materiálů na bázi wolframu a molybdenu v petrochemickém průmyslu se projevuje ve třech aspektech:
1. Bezpečnost a spolehlivost – zachování strukturální integrity za extrémních podmínek a eliminace bezpečnostních rizik;
2. Ekonomická účinnost – prodloužení životnosti zařízení o 3–8krát, přičemž náklady na modernizaci jsou výrazně nižší než náklady na výměnu zařízení; 3. Přizpůsobitelnost průmyslu – pokrývá celý průmyslový řetězec od těžby ropy až po rafinaci a chemické zpracování a podporuje modernizaci petrochemického průmyslu směrem k delším provozním cyklům a vyšší úrovni bezpečnosti.
Vzhledem k tomu, že petrochemická zařízení stávají stále většími a složitějšími, budou materiály na bázi wolframu a molybdenu hrát stále důležitější roli u klíčových zařízení za extrémních podmínek.
EN
