Petróleo y gas / Producción de petróleo y gas

PCC Rokita SA

En el futuro, el proceso de membrana reemplazará gradualmente el antiguo proceso de amalgamación en la electrólisis de cloruros alcalinos. La producción de cloro en el complejo químico polaco PCC Rokita SA también ha favorecido el proceso ecológico y de ahorro de energía desarrollado por ThyssenKrupp Uhde. Un intercambiador de placas completamente soldadas hecho de titanio supone una contribución fundamental al funcionamiento seguro al llevar el gas de cloro a la temperatura adecuada, de modo que nada puede impedir un procesamiento posterior seguro.

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Normalmente se hace referencia a la química del cloro como el núcleo de la industria química. Alrededor del 60 por ciento del volumen de negocios realizado por esta rama de la industria depende de la química del cloro, ya sea directa o indirectamente. La gama de productos de la química del cloro va desde el cloruro de polivinilo (PVC) para marcos de ventanas y tuberías de alcantarillado hasta el poliuretano para aislamientos térmicos y el policarbonato para aplicaciones informáticas. El material base de la electrólisis de cloruros alcalinos es una solución acuosa de cloruro de sodio a partir de la cual se produce cloro, solución de sosa cáustica e hidrógeno en diferentes procesos, cada uno con un diseño de celdas de electrólisis específicas. Hoy, el proceso de membrada se utiliza en aproximadamente dos tercios de las grandes plantas porque los productos finales, es decir, Cl2, H2 y NaOH, son muy puros pero requieren una aportación energética global claramente inferior. Además, este proceso carece por completo de mercurio, lo que representa una cuestión controvertida en el ámbito de los aspectos medioambientales. Por esta razón, la asociación europea de la industria Euro Chlor se ha comprometido a no construir nuevas plantas con el método de amalgamación. Todas las plantas actuales se cerrarán o se convertirán antes de finales del 2020. La empresa química polaca PCC Rokita SA, que se encuentra en la pequeña ciudad de Brzeg Dolny, también sigue este camino. En esta ubicación no solo se produce cloro y sus compuestos, sino también polialcoholes, lejías, agentes tensioactivos y derivados del fósforo. En el pasado, aquí había una planta de electrólisis de cloruros alcalinos basada en el proceso de amalgamación. Cuando la planta se modernizó, una parte se convirtió al proceso de membrana respetuoso con el medio ambiente, lo que dio paso a un aumento de la capacidad de producción de hasta 120 000 toneladas de cloro al año. Al mismo tiempo, el consumo de energía (más del 20 %) y las emisiones de CO2 se redujeron y se evitaron las aguas residuales que contienen contaminantes mediante el uso de circuitos cerrados.

El secado fiable del gas de cloro producido es un factor decisivo para el procesamiento posterior. Para ello, el cloro se refrigera y pasa de 86 a 40 grados en un primer paso de enfriamiento, lo que condensa el vapor saturado que contiene el gas de cloro. “En el pasado utilizábamos siempre un intercambiador de calor de calor de carcasa y tubos para este paso del proceso, pero en este emplazamiento el espacio era muy limitado”, dice el Dr. Andreas Cruse, gestor de proyectos en ThyssenKrupp Uhde y responsable de la instalación de la nueva planta de electrólisis de cloruros alcalinos basada en el proceso de membrana. PCC Rokita ya tiene experiencia con los intercambiadores de calor de placas Kelvion en otra planta en esta ubicación. Por este motivo estaban preparados para emplear este tipo en la sección de tratamiento del cloro de la exigente aplicación de electrólisis de cloruros alcalinos.

Kelvion References PCC Rokita SA
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No obstante, para garantizar un funcionamiento seguro, el intercambiador de calor de placas debía cumplir unos requisitos especiales. Uno de los flujos del producto consiste en gas de cloro húmedo y corrosivo y el otro consta de agua fluvial pretratada utilizada para la refrigeración. Dicha agua aún contiene impurezas que pueden crear rápidamente depósitos que impidan un funcionamiento sin problemas. “En vista de los requisitos impuestos al material, los aparatos debían ser completamente de titanio”, especifica el Dr. Cruse como otro requisito. La ondulación de las placas del intercambiador de calor también era un criterio importante. Para permitir una transferencia de calor eficiente y un funcionamiento seguro al mismo tiempo, los canales de flujo deben ser muy finos y estar diseñados de manera que ambos depósitos de agua fluvial no pongan en peligro el funcionamiento y las unidades puedan limpiarse fácilmente. “En definitiva, necesitábamos un intercambiador de calor sin empaquetaduras y con una ondulación óptima de las placas”, tal como resume el Dr. Cruse los requisitos iniciales. Como Kelvion es una empresa con mucha experiencia en la soldadura de titanio, se optó por el intercambiador de calor de placas de titanio completamente soldadas K Bloc, fabricado por Kelvion PHE GmbH. La idea detrás de todo esto es que el K Bloc une dos ondulaciones de placas diferentes de un modo innovador. Las placas están dispuestas con un ángulo de 90 grados entre sí y soldadas, lo que forma diferentes canales de flujo a contracorriente. El intercambiador de calor está compuesto por cuatro columnas, una placa base y una superior, así como cuatro paneles laterales con conexiones integradas. Todos los componentes del bastidor están atornillados, por lo que se pueden desmontar para la limpieza y el mantenimiento del conjunto de placas. “Decidimos utilizar la ondulación de doble hoyuelo por la posible contaminación del agua del río”, dice el Dr. Cruse. Con una capacidad de 5000 kW, el flujo de cloro se refrigera a 40 grados. En otro paso de refrigeración, el gas de cloro se enfría hasta alcanzar su temperatura final. Máxima calidad de fabricación El gran desafío en la fabricación de este intercambiador de calor fue soldar el titanio en una atmósfera sin oxígeno porque esa es la única manera de evitar los colores del revenido. Con este fin, el aparato se lava con argón durante horas para eliminar el oxígeno hasta del último rincón. Después, el intercambiador de calor se trata en un sarcófago y se manipula con guantes de seda, lo que es literalmente cierto, ya que todos los que participan en la fabricación llevan guantes. La fabricación dura varios meses y muchos de los pasos se realizan a mano. Entretanto, Kelvion PHE GmbH ha ampliado su capacidad de fabricación especialmente para estos casos especiales. Ahora también es posible la soldadura de titanio automatizada. Sin embargo, como admite Carsten Reuter, experto en K Bloc de Kelvion PHE GmbH, en el futuro también se necesitarán muchos pasos manuales para cumplir estos requisitos especiales. “Los requisitos relacionados con estanquidad eran muy elevados, especialmente debido a la muy temida corrosión en las uniones”, dice el Dr. Cruse. Por lo tanto fueron necesarias más pruebas antes de instalar este intercambiador de calor para verificar la estanquidad de la unidad. Después de superar con éxito este obstáculo, la instalación del K°Bloc se llevó a cabo sin problemas. “La cooperación y la gestión del proyecto fueron excelentes”, resume el Dr. Cruse. Gracias a su diseño compacto (la unidad tiene un tamaño de tan solo un metro cúbico), el intercambiador de calor se pudo integrar en la planta prácticamente sin problemas. Este es el motivo por el que en las readaptaciones y conversiones se elige con frecuencia un intercambiador de calor de placas; un intercambiador de calor de tubo necesitaría al menos el doble de espacio.

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