耐腐蚀树脂使 FRP 石化工厂设备成为可能

复合材料以其在高腐蚀性环境中的耐用性而著称，但要获得最佳性能，必须为每种应用选择合适的树脂。 SABIC（沙特阿拉伯利雅得）子公司 Petrokemya 在沙特阿拉伯朱拜勒的石化联合企业生产各种原料化学品，如乙烯、苯乙烯、氯、粗工业乙醇等。在生产过程中，该综合体需要一个由多个大型部件和管道组成的燃烧装置，这些部件和管道必须能承受盐酸而不腐蚀。

燃烧装置急冷罐、洗涤器、排气罐和相关容器和管道的设计和制造被委托给一个团队，其中包括耐腐蚀设备制造商 Ollearis（西班牙 Martorelles）、承包商中国天辰工程有限公司（TCC，天津，中国) 和工程公司 John Zink Hamworthy Combustion（美国俄克拉何马州塔尔萨）。这些组件需要能够承受与盐酸的接触，应对多项设计挑战，并且是一种经济高效的解决方案。

玻璃纤维增​​强复合材料被选为一种能够承受强腐蚀性化学品的材料，同时提供比专用金属合金更具成本效益的解决方案。所有主要部件均由纤维增强塑料 (FRP) 制成，只有少数例外，包括提升和压紧凸耳（不锈钢）、喷嘴（热塑性或金属）和洗涤器填料。

为了在满足性能要求的同时提供最经济的解决方案，Ollearis 使用了三种 AOC（美国田纳西州科利尔维尔）Atlac 树脂。 “我们使用 AOC 耐化学性指南以及 AOC 技术服务团队的专业知识来选择树脂类型，同时考虑到处理的流体和客户详述的设计温度。 Ollearis 的技术经理 Adriano Ureña 解释说，有必要确保提议的树脂在 [所需] 条件下表现良好。

Ollearis 为淬火槽选择了 Atlac 590 环氧酚醛树脂，这是气体净化过程的第一阶段。该坦克高 11.8 米，内径 (ID) 为 3 米。挑战在于，在运行时，来自燃烧装置的废气以大约 300°C 的温度进入这个急冷罐，然后被从靠近气体入口的喷嘴喷出的水迅速冷却。选择 Atlac 590 以提供对盐酸溶液的耐受性并在所需的高温下保持强度。

对于 14.10 米高的洗涤器、释放清洁气体的 39.7 米高的排气烟囱以及连接洗涤器和骤冷罐的 1.45 米长的管道，选择了 Atlac 430 双酚 A 环氧乙烯基酯树脂.据说这是一种多功能的标准产品，与这些组件相对较不具有挑战性的温度条件相匹配——洗涤器和排气管的设计温度高达 85°C。洗涤器暴露于从骤冷罐进入的盐酸溶液以及用于中和酸的洗涤水中存在的氢氧化钠溶液。排气管也暴露在含有少量盐酸和湿氯的空气中。

对于安装在洗涤器和骤冷罐周围的管道系统，我们选择了 Atlac 383 不饱和双酚 A 聚酯，因为它对酸和腐蚀性流体具有耐化学性，而且成本低于标准乙烯基酯树脂。

叠层的骤冷槽、洗涤器和圆柱形部件是通过混合制造工艺制造的，将湿法长丝缠绕与同时应用的双向机织织物外层相结合。这种组合生产的部件在环向（来自长丝缠绕）和轴向（来自与部件轴对齐的织物）上具有更好的机械性能。添加机织织物还降低了每份玻璃纤维的重量百分比，从全长丝缠绕部件的 70% 降至 55%。这增加了每份耐腐蚀树脂的量。其他组件通过手工铺层生产。

解决设计挑战

在为该项目设计设备时，Ollearis 面临着几个挑战。一个挑战来自需要在淬火槽的内表面包括一层树脂重腐蚀阻隔层，由于操作期间的热冲击，这会带来开裂或开裂的风险。该团队通过使用碳纤维面纱增强腐蚀屏障，提高了组件的抗热冲击能力。

第二个挑战是 Ollearis 需要找到一种方法来支撑洗涤器内填料的重量——填料是从通过洗涤器的空气中去除气体的材料。为了解决这个问题，Ollearis 在填料下方安装了一个复合格栅，由一个复合壁架和两个复合梁支撑。壁架和横梁具有中空的矩形横截面，壁架填充有聚氨酯泡沫。壁架作为一个整体直接制造到长丝缠绕的圆柱形洗涤器中；由于包装重量的负载，制造后的粘合会带来脱粘的风险。梁由特殊设计的复合喷嘴支撑，并与洗涤器外壳结合。

第三个设计挑战来自这样一个事实，即淬火槽和洗涤器在真空下运行但底部是平的——平板复合板对压力和真空的抵抗力很差，通常需要非常厚才能承受这样的负载，这使得它们的制造成本很高。为实现项目目标，Ollearis 开发了一种成本更低的解决方案，通过使用夹层结构，该结构包含树脂浸渍 3D 玻璃纤维织物芯和复合材料表层，以降低固体复合材料部件的成本和重量。

该项目的复合材料组件于2016年设计并交付，最终安装于2017年完成。