Petróleo & Gás / Produção de Petróleo e Gás

A química do cloro é, frequentemente, referida como o cerne da indústria química. Cerca de 60 por cento do volume de negócios realizados por este ramo da indústria depende da química do cloro, direta ou indiretamente. Os produtos da química do cloro variam do policloreto de vinila (PVC) para estruturas de janelas e tubos de esgoto até o poliuretano para isolamento térmico e policarbonato para aplicações de TI. O material de base para a eletrólise cloro-alcaloide é uma solução aquosa de cloreto de sódio a partir da qual o cloro, a solução de soda cáustica e o hidrogênio são produzidos em diferentes processos, cada um tendo um desenho específico de célula de eletrólise. Hoje, o processo por membrana é utilizado em aproximadamente dois terços das plantas de grande escala, porque os produtos finais, isto é, Cl₂, H₂ e NaOH são muito puros, mas requerem uma entrada de energia geral claramente mais baixa. Além disso, este processo pode ser realizado sem qualquer mercúrio, que é uma questão controversa sob aspectos ambientais. É por isso que a Associação Europeia da Indústria, Euro Chlor, se comprometeu a abster-se de construir novas plantas usando o método de amalgamação. Todas as plantas existentes serão fechadas ou convertidas até o final de 2020. A empresa química polonesa PCC Rokita SA, na pequena cidade de Brzeg Dolny, também segue esta tendência. Este local produz não apenas cloro e compostos de cloro, mas também polialcoois, barrelas, agentes tensoativos e derivados de fósforo. No passado, uma planta de eletrólise de cloro-alcaloide baseada no processo de amalgamação estava em operação. Como a planta foi modernizada, uma parte da planta foi convertida para o processo de membrana ambientalmente amigável, assim permitindo um aumento da capacidade de produção para até 120.000 toneladas de cloro por ano. Ao mesmo tempo, o consumo de energia (mais de 20%) e as emissões de CO₂ são reduzidos, e a água residual contendo poluentes é evitada usando-se circuitos fechados.

A secagem confiável do gás de cloro produzido é o fator decisivo para seu processamento posterior. Para conseguir isso, o cloro é resfriado de 86 graus para 40 graus em uma primeira etapa de resfriamento, assim condensando o vapor saturado contido no gás de cloro. “No passado, sempre usamos um trocador de calor de casco e tubos para essa etapa do processo, mas nesse local o espaço era extremamente limitado”, diz o dr. Andreas Cruse, gerente de projetos da ThyssenKrupp Uhde e responsável pela instalação da nova planta de eletrólise cloro-alcaloide com base no processo por membrana. A PCC Rokita já havia acumulado experiência com trocadores de calor a placas da Kelvion em outra planta neste local. Foi por isso que eles estavam basicamente preparados para empregar esse tipo na seção de tratamento de cloro da exigente aplicação de eletrólise cloro-alcaloide.

No entanto, para garantir uma operação segura, o trocador de calor a placas tinha de atender a requisitos especiais. Um dos fluxos de produtos consiste em gás de cloro corrosivo e úmido e o outro de água do rio pré-tratada, usada para resfriamento. Essa água ainda contém impurezas que podem rapidamente causar depósitos que impedem um bom funcionamento. “Em vista das exigências feitas sobre o material, o aparelho teve de ser construído completamente de titânio”, o Dr. Cruse especifica outro requisito. A corrugação das placas do trocador de calor também foi um critério importante. Para permitir uma transferência de calor eficiente e, ao mesmo tempo, uma operação segura, os canais de fluxo devem ser muito finos e, ainda, projetados para que ambos os depósitos da água do rio não ponham a operação em perigo e as unidades possam ser facilmente limpas. “No final, precisávamos de um trocador de calor sem gaxetas e com uma ótima corrugação da placa”, como o Dr. Cruse resume os requisitos iniciais. Como a Kelvion é uma empresa com muita experiência em soldagem de titânio, a escolha foi feita em favor do trocador de calor a placas de titânio totalmente soldadas K°Bloc, fabricado pela Kelvion PHE GmbH. A ideia por trás de tudo é que o K°Bloc una duas corrugações de placas diferentes de uma maneira inovadora. As placas são dispostas com um ângulo de 90 graus umas em relação às outras e soldadas umas às outras, assim formando diferentes canais de contrafluxo. O trocador de calor é composto por quatro colunas, uma placa de fundo e uma placa de topo, bem como quatro painéis de pressão laterais com conexões integradas. Todos os componentes da estrutura são aparafusados e, portanto, podem ser facilmente desmontados para limpeza e manutenção do conjunto de placas. “Decidimos usar a corrugação Double Dimple por causa das possíveis contaminações na água do rio”, diz o Dr. Cruse. Com uma capacidade de 5000 kW, o fluxo de cloro é resfriado a 40 graus. Em outra etapa de resfriamento, o dás de cloro é resfriado até sua temperatura final. Máxima qualidade de fabricação. O grande desafio na fabricação deste trocador de calor foi soldar o titânio em uma atmosfera sem oxigênio, porque esta é a única maneira de evitar a coloração da têmpera. Para este fim, o aparelho é lavado com argônio por horas, a fim de remover o oxigênio, mesmo a partir do último canto. Depois disso, o trocador de calor é tratado em um sarcófago e manipulado com luvas de pelica – o que é verdade, já que todos os envolvidos na fabricação estão usando luvas. A fabricação leva diversos meses e muitas etapas de trabalho são realizadas manualmente. Nesse meio tempo, a Kelvion PHE GmbH estendeu sua capacidade de fabricação especialmente para estes casos especiais. Agora, a soldagem automatizada do titânio também é possível. No entanto, muitas etapas manuais também serão necessárias no futuro para atender a esses requisitos especiais. “Os requisitos em relação à estanqueidade eram muito altos, especialmente devido à muito temida corrosão em frestas”, diz o Dr. Cruse. Esforços de teste estendidos foram, portanto, necessários antes de instalar este trocador de calor, a fim de verificar a estanqueidade da unidade. Depois de vencer este obstáculo com sucesso, a instalação do K°Bloc ocorreu sem problemas. “A cooperação e a execução do projeto foram muito boas”, resume Dr. Cruse. Devido a seu design compacto – a unidade em si tem um tamanho de aproximadamente um metro cúbico – ela pode ser integrada à planta de forma praticamente perfeita. Esta é a razão pela qual, em reformas e conversões em particular, um trocador de calor de placas é frequentemente selecionado; um trocador de calor do tipo de tubo exigiria pelo menos o dobro do espaço.