Ropa a zemní plyn / výroba ropy a zemního plynu

Chemie chlóru se často označuje za srdce chemického průmyslu. Přibližně 60 procent obratu realizovaného v tomto odvětví na něm přímo nebo nepřímo závisí. Produkty chemie chlóru sahají od produktů na bázi polyvinylchloridu (PVC), z nichž se vyrábějí plastová okna a kanalizační potrubí, až po polyuretan používaný jako tepelná izolace a polykarbonát pro aplikace v oblasti informačních technologií. Základním materiálem pro elektrolýzu chlóru a alkalických kovů je vodný roztok chloridu sodného, z něhož se různými procesy vyrábí chlór, roztok hydroxidu sodného a vodík v rozdílných elektrolytických zařízeních. Dnes se membránový proces používá přibližně ve dvou třetinách velkých zařízeních, protože koncovými produkty jsou velmi čistý Cl2, H2 a NaOH, a i proto, že tento způsob výroby je z energetického hlediska méně náročný. Tento proces dále probíhá zcela bez přítomnosti rtuti, která je kvůli svým dopadům na životní prostředí kontroverzním aspektem. To je důvod, proč se Evropské průmyslové sdružení Euro Chlor zavázalo nebudovat nová zařízení využívající metodu amalgamace. Všechna stávající zařízení budou buď odstavena, nebo převedena na novou metodu do konce roku 2020. Polská chemická společnost PCC Rokita SA v malém městečku Brzeg Dolny se touto cestou vydala také. Tato lokalita vyrábí nejen chlór a sloučeniny chlóru, ale i polyalkoholy, louhy, povrchově aktivní látky a deriváty fosforu. V minulosti zde bylo provozováno zařízení na výrobu chlóru a alkalických kovů pomocí amalgamace. Závod byl modernizován a část byla převedena na ekologicky šetrný membránový proces, a tím byl umožněn nárůst výrobní kapacity až na 120 000 tun chlóru za rok. Současně byla snížena spotřeba energie (o více než 20 %) i emise CO2 a odpadní voda obsahující znečišťující látky byla eliminována pomocí uzavřených okruhů.

Spolehlivé sušení vyrobeného plynného chlóru je rozhodujícím faktorem pro jeho další zpracování. Aby bylo možné tohoto cíle dosáhnout, chlór se ochladí z 86 stupňů na 40 stupňů v prvním kroku ochlazení, čímž dojde ke kondenzaci nasycené páry obsažené v plynném chlóru. „V minulosti jsme vždy pro tento krok procesu používali plášťový a trubkový výměník tepla, ale prostor pro jeho umístění byl velmi omezený,“ říká Dr. Andreas Cruse, projektový manažer společnosti ThyssenKrupp Uhde a osoba odpovědná za realizaci nového zařízení pro elektrolytickou výrobu chlóru a alkalických kovů s využitím membránového procesu. Společnost PCC Rokita již měla předchozí zkušenosti s deskovými výměníky tepla společnosti Kelvion z jiného zařízení v této lokalitě. Proto byli v zásadě připraveni použít tento typ pro sekci úpravy chlóru v rámci náročné aplikace elektrolytické výroby chlóru a alkalických kovů pomocí elektrolýzy.

Pro zajištění bezpečného provozu však deskový výměník tepla musel splňovat speciální požadavky. Jedna řada produktů obsahuje agresivní, vlhký plynný chlór a druhá předem upravenou říční vodu používanou k chlazení. Tato voda stále ještě obsahuje nečistoty, které mohou rychle vytvořit usazeniny zabraňující bezproblémovému provozu. „Na základě požadavků na materiál muselo být zařízení kompletně vyhotoveno z titanu,“ specifikuje další požadavek Dr. Cruse. Žebrování desek výměníku tepla bylo také důležitým kritériem. Aby byl možný účinný převod tepla a současně bezpečný provoz, musejí být průtokové kanálky velmi úzké, ale současně musejí být navrženy tak, aby sedimenty z říční vody neohrozily provoz a aby jednotka mohla být snadno čištěna. „Nakonec jsme potřebovali výměník tepla bez těsnění a s optimálním žebrováním desky,“ shrnuje počáteční požadavky Dr. Cruse. Vzhledem k tomu, že Kelvion má rozsáhlé zkušenosti se svařováním titanu, bylo rozhodnuto ve prospěch kompletně svařovaného výměníku tepla s titanovou deskou K°Bloc, který vyrobila firma Kelvion PHE GmbH. Produkt K°Bloc kombinuje dvě rozdílná žebrování desek inovačním způsobem. Desky jsou vzájemně uspořádány kolmo a svařeny k sobě, čímž se vytvoří různé protiproudé kanálky. Výměník tepla sestává ze čtyř sloupců, horní a dolní desky a ze čtyř bočních přítlačných panelů s integrovanými přípojkami. Všechny součásti rámu jsou sešroubovány a mohou být kdykoli snadno demontovány za účelem čištění a údržby soustavy desek. „Rozhodli jsme se použít technologii žebrování Double Dimple kvůli možnému znečištění říční vody,“ říká Dr. Cruse. Při výkonu 5 000 kW je proud chlóru ochlazen na 40 stupňů. V dalším kroku chlazení je plynný chlór ochlazen na konečnou teplotu. Maximální kvalita výroby Velkým problémem při výrobě tohoto výměníku tepla bylo svařování titanu v atmosféře bez kyslíku, protože to je jediný způsob, jak zabránit barevným změnám. Za tímto účelem bylo zařízení zaplaveno na několik hodin argonem, aby byl ze všech prostor vytěsněn kyslík. Poté byl výměník tepla umístěn do sarkofágu a bylo s ním zacházeno doslova v rukavičkách, protože všichni pracovníci výroby pracují v rukavicích. Výroba trvala několik měsíců a mnoho pracovních úkonů bylo prováděno ručně. Společnost Kelvion PHE GmbH rozšířila své výrobní kapacity zejména s ohledem na tyto zvláštní účely. Nyní je možné i automatické svařování titanu. Velký objem ruční práce pro splnění těchto speciálních požadavků bude zapotřebí i v budoucnu. „Požadavky týkající se těsnosti byly velmi přísné, zejména kvůli obávané trhlinové korozi,“ říká Dr. Cruse. Proto bylo před instalací tohoto výměníku tepla zapotřebí rozsáhlé testování, aby byla ověřena těsnost jednotky. Jakmile jsme tuto část překonali, instalace výměníku K°Bloc již proběhla bez jakýchkoli dalších problémů. „Spolupráce a práce na projektu byla velmi dobrá,“ shrnuje Dr. Cruse. Díky svému kompaktnímu konstrukčnímu návrhu – samotná jednotka zabírá přibližně jeden metr krychlový prostoru – mohla být do zařízení bez problémů integrována. To je důvod, proč se deskový výměník často používá pro repase a konverze. U trubkového výměníku tepla by si totéž zařízení vyžádalo přinejmenším dvojnásobný prostor.