증류탑용 PVDF 버블 캡

2023년 6월 1일 | 작성자: Sachin Upadhye, Arkema; 및 Himanshu Mistry, Sangir Plastics

컬럼 트레이의 폴리머 구성 요소는 금속 장비의 부식과 관련된 문제를 방지할 수 있습니다.

인도 서부 구자라트주의 주요 화학물질 생산업체인 GACL(Gujarat Alkalies & Chemicals Ltd.)은 증류탑의 부식 문제에 직면해 있었습니다. 화학 처리 응용 분야에서 증류탑은 종종 용매와 산을 분리하고 회수하는 데 사용됩니다. 이러한 화학 물질은 다양하지만 장기간 사용에 적합하게 설계되지 않은 경우 많은 증류 시스템에서 부식 문제가 발생합니다. 이러한 컬럼은 일반적으로 금속 구성 요소를 사용하지만 이 응용 분야에 필요한 가혹한 산성 조건은 금속에는 적합하지 않았습니다. 금속은 고온을 견딜 수 있고 물리적 강도가 좋지만 산성 조건의 급격한 공격과 급격한 산 농도 변화에 민감할 수 있습니다. 강산이 존재하고 시스템 내에서 산 농도가 변할 수 있는 경우, 폴리머 구성 요소는 부식을 방지하고 부식을 방지하는 실행 가능한 옵션이 될 수 있습니다. 이 사례 연구에서는 인산 공장의 금속 캡과 관련된 부식 문제를 해결하기 위한 노력의 일환으로 증류탑 트레이의 금속 버블 캡을 폴리불화비닐리덴(PVDF) 수지(그림 1)로 만든 버블 캡으로 교체한 프로젝트에 대해 설명합니다.

그림 1. 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 수지로 만든 증류 트레이 버블 캡은 금속 부품이 산 공격을 받는 경우 실행 가능한 옵션이 될 수 있습니다.

증류탑의 주요 목적은 흐름에 존재할 수 있는 휘발성 유기 화합물(VOC), 용매 및 기타 물보다 가벼운 물질을 분리, 회수 및 제거하는 것입니다. 수년 동안 증류탑에서는 SS-304 및 SS-316 스테인리스강 버블 캡을 사용해 왔지만, 스테인리스강 버블 캡은 아민, 염화물, 케톤과 같은 일부 화학물질이 있는 경우 부식됩니다. 낮은 온도에서도 아민 응력 부식 균열 또는 염화물 응력 부식 균열이 발생합니다. 또한 스테인리스 스틸 버블 캡은 부피가 더 큽니다(무게 측면에서). 이로 인해 증류탑을 과도하게 설계해야 하고 자본 비용이 높습니다. 부식을 방지하는 또 다른 옵션은 섬유 강화 폴리머(FRP) 버블 캡을 사용하는 것입니다. 이는 저렴한 솔루션이지만 박리로 인해 자주 교체해야 하며 이로 인해 취성과 고장이 발생합니다.

금속 구조에서 PVDF로 전환하기로 한 결정은 공장에서 인산을 사용했기 때문입니다. 금속 성분을 사용하는 이전 증류 시스템에서는 부식이 발생했으며, GACL이 공장을 계속 운영하려면 이 문제를 해결하는 것이 필수적이었습니다. GACL이 식품 등급 인산 공장의 증류 컬럼에서 발생하는 부식 관련 문제를 해결하려고 했을 때 프로젝트 컨설턴트인 Worley India는 컬럼 트레이의 기존 금속 버블 캡을 Kynar PVDF로 만든 버블 캡으로 교체할 것을 권장했습니다. Sangir 플라스틱 Pvt. Ltd.는 Kynar PVDF 원료의 주요 사용자 중 하나이며 맞춤형 열가소성 제품의 선도적인 생산업체이기도 합니다. 그들은 Kynar PVDF 수지를 사용하여 버블 캡을 성공적으로 제조할 수 있었습니다. 제품을 공급받은 제조사는 Dolf Industries Pvt. Ltd. Vadodara 구자라트.

그림 2. PVDF 구성 요소는 광범위한 pH 조건을 견딜 수 있습니다.

Kynar PVDF는 광범위한 용매와 산에 대한 저항성을 갖는 것으로 알려져 있습니다. Kynar PVDF 단독중합체는 <1 ~ 12의 pH 값을 견디는 것으로 알려져 있는 반면, Kynar Flex PVDF 공중합체는 <<1 ~ 13.5의 더 넓은 pH 범위를 처리합니다. 작동 매개변수는 PVDF와 같은 가공 열가소성 수지의 사용을 결정하며, 서비스 조건과 화학 특성을 기반으로 Kynar PVDF가 이 프로젝트에 가장 적합하고 호환 가능한 건축 자재로 선택되었습니다. GACL은 PVDF 재료의 경량화로 인해 비용 절감을 달성했으며 더 낮은 온도와 압력을 사용하여 중요한 공정 조건을 최적화할 수도 있었습니다.