In un impianto di syngas del Texas, le termocoppie delle unità di ossidazione parziale duravano in media tre mesi prima di guastarsi. Ma dopo il passaggio alla termocoppia in platino TC84 con esecuzione in zaffiro di WIKA, l’impianto non ha dovuto sostituire le sonde di temperatura per oltre un anno.
Problema: l’impianto di syngas presenta ripetuti guasti agli strumenti
Una multinazionale chimica ha un impianto che produce syngas attraverso l’ossidazione parziale di una materia prima utilizzando ossigeno puro. Questo idrocarburo è composto da:
- Metano: ~85-98%
- Gas di coda (da un impianto di etilene adiacente): ~0-10%
- Gas di scarico dell’acetilene (da un impianto di acetilene vicino): ~0-5%
- Idrocarburi liquidi (da un impianto di metanolo adiacente): ~0-5%
La parte di gas naturale della materia prima viene pretrattata in letti catalitici per rimuovere gran parte dello zolfo prima di entrare nel reattore termico POX. Dopo l’ossidazione parziale, il syngas grezzo risultante ha una composizione media di:
- 60% H2
- 30% CO
- ≤5% CO2
- Acqua e tracce di CH4 non reagito
Termocoppia guasta (non WIKA)
La temperatura media del gas di processo è di 1400°C (2552°F) a circa 70 bar (1015 psi). Poiché la maggior parte delle termocoppie non è in grado di tollerare temperature superiori a 1200°C (2192°F), né è protetta dall’infragilimento da idrogeno, l’impianto di syngas stava sperimentando ripetuti guasti alla strumentazione, in cui i sensori nel reattore TPOX si fondevano, si incrinavano o si rompevano dopo una media di soli tre mesi di utilizzo. Serviva una termocoppia più resistente e duratura.
La soluzione WIKA: termocoppia TC84 con esecuzione brevettata in zaffiro
Termocoppia TC84
Dopo un’analisi approfondita dei processi dell’impianto, WIKA ha proposto una soluzione: la termocoppia TC84 con esecuzione in zaffiro. Questa sonda per la misura di alte temperature con guaina di protezione in zaffiro per la tenuta di gas ha una struttura monocristallina che protegge l’elemento di misura della termocoppia dalla permeazione di idrogeno e da temperature fino a 1700°C (3092°F). Il dispositivo è dotato di una tenuta primaria e di una tenuta secondaria che offre una protezione di riserva.
La TC84 è disponibile in due versioni, entrambe dotate di una camera di sicurezza ricavata da barra e di un tubo di protezione esterno in ceramica.
- Per i processi con contenuto di idrogeno basso o nullo, l’inserto di misura è costituito da un tubo di protezione in ceramica.
- Per i processi ad alto contenuto di idrogeno, l’inserto di misura è un tubo di protezione in zaffiro.
Abbiamo consigliato la versione con tubo di protezione in zaffiro, poiché il gas di processo dell’impianto ha un elevato contenuto di H2.
Dopo una visita al Centro di Ricerca e Sviluppo WIKA per le misure di temperatura a Houston, l’azienda chimica è rimasta impressionata dalla nostra esperienza e dalle nostre capacità e ha accettato di fare una prova. Hanno sostituito tutte e sei le termocoppie di un reattore di ossidazione parziale con TC84 di varie lunghezze, inserite orizzontalmente tramite un attacco flangiato. Dopo nove mesi in cui nessuna termocoppia si è guastata, il cliente ha deciso di standardizzare e sostituire tutte le termocoppie delle altre tre unità POX con le termocoppie WIKA con tubo di protezione in zaffiro.
Con la termocoppia TC84, questo impianto di ossidazione parziale è stato in grado di:
- Risparmiare denaro e tempo, non dovendo sostituire le sonde ogni tre mesi. Al momento della pubblicazione, la TC84 è in servizio da oltre 12 mesi.
- Riparare piuttosto che sostituire le sonde usurate, quando è il momento.
- Ridurre al minimo la manutenzione eliminando la necessità di un sistema di spurgo.
- Aumentare la produzione riducendo al minimo il numero di interruzioni dovute all’imprecisione dei dati della strumentazione.
- Aumentare la flessibilità operativa riducendo al minimo i guasti dovuti a cicli di riscaldamento ripetuti.
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“Le reazioni di ossidazione parziale (POX) rappresentano una sfida per la termocoppia e altri strumenti di misura”