Wolframo-molybdénové materiály sú odolné voči vysokým teplotám a korózii a vhodné pre extrémne podmienky v petrochemickom priemysle. Tri príklady ukazujú, že môžu predĺžiť životnosť vybavenia 3 až 8-násobne, pričom investícia do rekonštrukcie predstavuje len 1/5 investície do nového vybavenia, čím sa účinne zabezpečuje dlhodobý bezpečný prevádzkový chod inštalačných zariadení.
Petrochemický priemysel zahŕňa všetky procesy od ťažby ropy, rafinácie surovej ropy, krikovania etylénu, hydrorefinácie a zachytávania uhlíka CCUS. Už dlhý čas sa stretáva s extrémnymi podmienkami, ako sú vysoké teploty (nad 1000 °C), vysoký tlak (nad 15 MPa), silná korózia (H₂S, CO₂, chloridové ióny atď.) a vysoké opotrebovanie. Bežné nehrdzavejúce ocele a niklové zliatiny sú za týchto podmienok náchylné na deformáciu vyvolanú creepom pri vysokých teplotách, oxidáciu a trhliny, bodové prebíjanie a embritovanie vodíkom, čo vedie k častým výpadkom zariadení a dokonca aj k bezpečnostným nehodám.
Wolfram a molybdén, ako kovové prvky s vysokou teplotou topenia, majú teploty topenia 3422 °C a 2622 °C, pričom sa vyznačujú vlastnosťami, ako je odolnosť voči vysokým teplotám, odolnosť voči korózii, nízky koeficient tepelného rozšírenia a odolnosť proti opotrebovaniu. V petrochemickom priemysle sa vyprofilovalo štyri hlavné oblasti použitia: vysokoteplotné refraktórne konštrukčné komponenty, tvrdé opotrebovávateľné zliatiny, protikorózne povlaky/prísady do zliatin a katalytické chemické suroviny. Nasleduje prezentácia skutočných výsledkov použitia materiálov na báze wolframu a molybdénu na základe troch prípadových štúdií.
Prípad 1: Výzva týkajúca sa vykurovania vrtového stĺpca CCUS na ložisku ílového oleja Shengli: Na vrti ílového oleja Liye 1HF v ložisku ílového oleja Shengli sa na ťažbu používa injekcia CO₂, pričom vysokotlakové škrtenie kvapalného CO₂ spôsobuje rýchle ochladenie a zamrznutie potrubia. Vytlačená kvapalina obsahuje CO₂, formáciu vodu a vodíkový sulfid, čím vzniká komplexné prostredie spôsobujúce koróziu. Konvenčné vykurovacie trubice z nehrdzavejúcej ocele sa počas troch mesiacov korodujú a prebíjajú, čo vedie k vypnutiu prevádzky. Riešenie: Prispôsobené kompozitné vykurovacie trubice z wolframu (základná vykurovacia vrstva z wolframovej zliatiny + izolačná vrstva z nitrídu hliníka).
Účinnosť elektrického vykurovania 99 %, rýchlosť vykurovania sa zvýšila štyrikrát
Nepretržitá prevádzka po dobu 24 mesiacov bez akéhokoľvek poškodenia spôsobeného koróziou alebo eróziou
Úplne odstraňuje zamrznutie a upchatie potrubia, čím sa zníži počet vypnutí kvôli údržbe pre jeden vrt dvanásťkrát
Nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, žiadne praskliny v zváraných spojoch pri striedavých teplotných zmenách
Záver: Vykurovacie trubice z tungstenového zliatiny sú vhodné pre technológie CCUS a netradičné spôsoby ťažby pri výrazných teplotných rozdieloch.
Prípad 2: Výzva týkajúca sa stavu nosných komponentov pyrolýznej pece na výrobu etylénu v spoločnosti Lanzhou Petrochemical: Nosné komponenty pyrolýznej pece pôsobia pri teplote 1100 °C po dlhšiu dobu a materiál z chróm-niklového zliatinového zliatiny podlieha po približne jednom roku deformácii vyvolanej creepom, čo vyžaduje časté vypnutia pece na výmenu komponentov a vážne ovplyvňuje výrobnú efektivitu. Riešenie: Všetky nosné komponenty boli nahradené zliatinou TZM (titan-zirkón-molybdén).
Žiadna deformácia pri teplote 1100 °C po dlhšiu dobu
Životnosť sa predĺžila z 1 roka na 6 rokov (6-násobné predĺženie)
Výrazné zníženie frekvencie vypínania pece na výmenu komponentov, čo prináša významné celkové ekonomické výhody
Záver: Zliatina TZM je štandardným preferovaným materiálom pre konštrukčné komponenty vysokoteplotných pecí v petrochemickom priemysle.
Prípad 3: Výzva pri obnovovej renovácii vnútorného vystuženia hydrotreačného reaktora spoločnosti Shandong Hengyuan Petrochemical: Hydrotreačný reaktor (vnútorný priemer 3 m, teplota 430 °C, tlak 15 MPa, prostredie obsahujúce H₂S, amoniak a chloridové ióny) mal vnútorné vystuženie z nehrdzavejúcej ocele triedy 316L, ktoré po troch rokoch prevádzky vykazovalo lokálne bodové koroziu a vodíkové puchýre, čo predstavovalo bezpečnostné riziko výbuchu. Riešenie: Zváranie 10 mm hrubého kompozitného niklového zliatiny s molybdenom a wolframom (C276, 13 % molybden, 3 % wolfram) na vnútornú stenu.
Neprerušovaná bezpečná prevádzka po dobu 25 rokov, žiadne prípady napäťovej korózie ani vodíkovej krehkosti, ročné koroziou podmienené ztenčovanie len 0,1 mm
Spĺňa bezpečnostné normy API pre rafinérie a petrochemické tlakové nádoby
Investícia do zvárania pri renovácii predstavuje iba 1/5 nákladov na výmenu nového zariadenia
Záver: Technológia zvárania niklovej zliatiny s molybdenom a wolframom kombinuje bezpečnosť a ekonomiku a je osvedčeným riešením pre protikoróznu renováciu hydrotreačných reaktorov.
Kľúčová hodnota materiálov z wolframu a molybdénu v petrochemickom priemysle sa prejavuje v troch oblastiach:
1. Bezpečnosť a spoľahlivosť – zachovanie štrukturálnej integrity za extrémnych podmienok a odstraňovanie bezpečnostných rizík;
2. Ekonomická efektívnosť – predĺženie životnosti zariadení 3 až 8-násobne, pričom náklady na rekonštrukciu sú výrazne nižšie ako náklady na výmenu zariadení; 3. Prispôsobenosť odvetviu – pokrýva celý priemyselný reťazec od ťažby ropy cez rafináciu až po chemické spracovanie a podporuje modernizáciu petrochemického priemyslu smerom k dlhším prevádzkovým cyklorom a vyššej úrovni bezpečnosti.
Vzhľadom na stále väčšiu veľkosť a zložitosť petrochemických zariadení budú materiály z wolframu a molybdénu zohrávať čoraz dôležitejšiu úlohu v kľúčových zariadeniach za extrémnych podmienok.
EN
