کاربردآلیاژها و فلزات در صنایع پتروشیمی

پالایشگاه (Refiner) مجموعه‌ای صنعتی است که در آن نفت خام به ترکیبات ساده تری تبدیل می‌شود که مهم ترین انها عبارتند از :
- گاز مایع (LPG)
- بنزین
- نفتا
- نفت سفید و سوخت هواپیما
- گازوییل
- نفت کوره
- روغن
- آسفالت و قیر
- کک
- گوگرد

در صنایع پتروشیمی (Petrochemical Industries) نفت خام یا گاز طبیعی به فرآورده‌های شیمیایی تبدیل می‌شود. ترکیبات موجود در نفت خام و گاز طبیعی عبارتند از هیدروکربن‌های سیر شده زنجیری به فرمول کلی CnH2n+2 و در این ترکیب هیدروکربن‌های سیرشده حلقوی به فرمول عمومی CnH2n که اصطلاحا آنها را نفتن می‌گویند و هیدروکربن‌های سیرنشده زنجیری اتیلن و استیلن. گاز طبیعی هم در مخازن نفتی همراه نفت وجود دارد و ترکیبی از گازهای متان، پروپان، بوتان، مونو اکسید کربن، هیدروژن و ... می‌باشد. این ترکیبات در صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی به محصولاتی نظیر :

- کودهای شیمیایی
- اوره
- فسفات دی آمونیوم
- مواد اولیه پلاستیک
- اسیدسولفوریک
- اسیدکلریدریک
- اسید نیتریک
- آمونیاک
- سودا اش
- کاستیک
و دیگر محصولات تبدیل می‌شوند. نفت در مسیر رسیدن به واحدهای پتروشیمی و پالایش و در آنها مراحل و فرآیندهایی را باید طی کند که مهم ترین آنها عبارتند از :

واحد نمک زدایی

Desalter

هیترهای حرارتی

Fired Heater

برج‌های تقطیر اتمسفری

Atmospheric  Distillation Tower

برج های تقطیر خلا

Vacuum Distillation Tower

واحد بهبود هیدروتریتور نفتا

Naphta Hydrotreator Unit

واحد اصلاح کاتالیستی

Catalystic Reformer Unit

واحد شکافت کاتالیستی سیالی

Fluid Catalystic Cracking Unit

واحد شکافت هیدروکراکر

Hydrocracker Unit

فرآیند کک سازی

Coking Process

واحد آلکالیشن

Alkalation Unit

واحد دیمریزاسیون

Dimerization Unit

واحد ایزومریزاسیون

Isomeration Unit

واحد بخار

Steam Reformation Unit

در این واحدها مکانیزم های تخریب فلزات و آلیاژها عبارتند از :
سولفیدشدن که واکنش فلز با گوگرد است
H2S مرطوب و بودن ترکیباتی نظیر : SCC , SOHIC و HIC
خزش و تنش گسیختگی Stress Rupture
خوردگی اسید پلی تیونیک (ترکیبات گوگرد)
نفتنیک اسید (Naphthenic acid)
خوردگی کلرید آمونیوم
خوردگی HCl خوردگی و ترک کاستیک (که شامل هیدروکسید، پتاسیم و کلسیم میشه)
Errosion – Corrosion یه به تعبیری فرسایش
محلول‌های آبی آلی

نمک زدایی از نفت اولین فرآیند می‌باشد. نمک‌های موجود در نفت خام در اغلب موارد کلریدهای کلسیم، سدیم و منیزیم هستند که در آب حل می‌شوند نه در نفت و اگر این ترکیبات از نفت حذف نشوند، مشکلاتی در فرایند پالایش رخ خواهد داد لذا از همان ابتدا اقدام به حذف آنها می‌کنند و دراین بخش فولادهای کربن استیل CrMn استفاده می‌شود. روش‌های مختلفی نظیر ته نشینی، حرارتی، شیمیایی، مکانیکی و .... برای نمک زدایی وجود دارد و نرخ خوردگی و رسوب بسیار بالاست و تجهیزات گرانبهای بهره برداری مثل پمپ، لوله، تلمبه، مخازن و کشتی‌ها حمل دچار آسیب می‌شوند. بعد ازاین مرحله بخش جداسازی آب از نفت خام هست و سپس نفت وارد برج‌های تقطیر اتمسفریک و خلا می‌شود. آلیاژهایی که در برج‌های تقطیر استفاده می‌شوند عبارتند از :

Alloy HK | Alloy HP + Nb
Alloy 800 | Alloy 800H
Alloy 35/45 Nb | GX45NiCrNbSiTi 45-35
C-Mn Steel Grades:ASME SA516 GR. 55, 60, 65, 70
1% Ni Steel Grades : ASME SA572 Gr. 65 | ASME SA573
1 ¼ Cr ½ Mo Steel Grades :  ASME SA387 Gr. 11 Gr. 12
2 ¼ Cr 1 Mo Steel Grades :  ASME SA387 Gr. 22
2 ¼ Cr 1 Mo ¼ V Steel Grades:  ASME SA336-F22 | ASME SA542D
Cr-Mo5 and Cr-Mo9 Steel Grades :  ASME SA387 Gr. 5 - ASME SA387 Gr. 9
C- ½ Mo Steel Grades : DIN 16Mo3
2-2.5% Ni Steel Grades : ASME SA203 Gr. A & B | ASME SA572 Gr. 65
3.5% Ni Steel Grades : ASME SA203 Gr. D, E, F
High Temperature Stainless Steel Grades : S.S 304H ، 310 ، 309 L  ، S.S 321/347
Ni Base : Alloy 600  ، Alloy 625 ، Alloy 617

در تمام واحدهای پتروشیمی فلزات و آلیاژها متناسب با محیط مورد استفاده واقع می شوند.

در واحدهای پتروشیمی و تولید PTA  به دلیل ماهیت بسیار خورنده برومیدها از تیتانیوم گرید یک ، تیتانیوم گریددو ، تیتانیوم گرید چهار ، تیتانیوم گرید هفت ( بسته به شدت خوردگی ) یا دوپلکس ها مانند 2205 ، 2202 و فولاد زنگ نزن 347 در راکتورها و مابقی تجهیزات استفاده می شود.
در واحدهای تولید اتان و پروپان در پروسه Continuous Catalytic Reforming (CCR)  هم آلیاژهایی نظیر فولاد 321 و اینکولوی 825 آلیاژ مناسب هستند.

در واحدهای تولید پروپیلن اکساید ، تیتانیوم در راکتورها و مخازن مورد مصرف واقع می شود .

در واحدهای VCM و EDC راکتور و لوله های کوره از جنس اینکولوی 800 , 800 HT انتخاب می شوند  ، همچنین استفاده از استیل 304 ، 316 و دوپلکس هایی نظیر 2205 و 2202 هم در اغلب تجهیزات مرسوم و رایج بوده و در برخی موارد در صورت خوردگی بالاتر تیتانیوم و هستلوی هم مورد مصرف واقع شده اند .

در واحدهای کلرآلکالی و الکترولایزرها ، تیتانیوم گرید 2 یا تیتانیوم گرید1 پاسخگوی نیازهای فنی هستند.

در فرآیندهای HDS یا هیدرو دی سولفوریزیشن که برای جداسازی گوگرد از نفت پالایش شده یا گاز طبیعی است هم خوردگی محیط بسیار بالاست و استفاده از تیتانیوم یا سوپرآلیاژهای مقاوم به خوردگی در افزایش عمر تجهیزات موثر هستند.

در پلنت های LNG  که جز صنایع با نرخ رشد بالا در جهان هست هم ، حدود 50 درصد سیستم خنک کاری با آب دریا انجام میشود و تیتانیوم گرید یک، تیتانیوم گرید دو، تیتانیوم گرید چهار، تیتانیوم گرید هفت، هستلوی C-276، هستلوی C-22 و فولادهای ضدزنگ به صورت فین تیوب، لوله و ورق مصرف بسیار زیادی داشته و منجر به افزایش راندمان پلنت شده و عمر طولانی تجهیزات را به همراه دارد.

گردآوری مطالب : تیم تحقیق و توسعه گروه متالیوم