As plantas petroquímicas usam fornos de pirólise (ou craqueamento a vapor), para converter nafta ou etano em etileno. Esse intensivo processo enérgico exige a manutenção de uma medição de temperatura muito elevada dentro de uma faixa relativamente estreita.
A conversão em etileno é pobre se a temperatura for muito baixa. Por outro lado, com temperaturas acima do ideal cria-se fuligem e coque que se depositam no interno dos tubos do forno. Como a coque atua como isolante, a unidade de aquecimento precisa aumentar a temperatura para manter o processo de conversão de etileno. Isso resulta em um ciclo contraprodutivo, onde estas temperaturas mais altas levam a depósitos adicionais de fuligem e coque. Frequentemente, os tubos precisam ser limpos em um processo caro e demorado.
O “coil outlet Temperature” ou “COT” de um forno de pirólise tem uma relação direta com a eficiência de conversão da matéria-prima para etileno, de modo que a saída da serpentina é um ponto-chave para o monitoramento preciso da temperatura. Repetibilidade e confiabilidade são igualmente importantes. A medição consistente da temperatura em múltiplos “COTs” fornece dados confiáveis para manter as operações dentro da faixa de temperatura ideal para a máxima conversão de etileno.
Desafio: falha frequente do sensor e dados de temperatura não confiáveis
Uma planta petroquímica na Louisiana EUA – vinha usando um modelo de termopar tipo “K” que sofria regularmente falhas no sensor e não fornecia dados de temperatura suficientemente precisos. Como resultado, a planta sofria paradas ocasionais para descoque e limpeza dos tubos do forno. Os engenheiros precisavam claramente de um sistema de medição de temperatura para melhorar três importantes fatores: exatidão, repetibilidade e confiabilidade. Este é era o desafio. As temperaturas dentro de um forno de craqueamento a vapor podem exceder 900 °C, há dois aquecedores envolvidos e 96 saídas separadas de serpentinas que precisavam ser monitoradas.
Solução: Sistema de Termopar WIKA V-PAD®
A antiga instalação de monitoramento de temperatura da planta consistia em um tubo de 5/16 polegadas soldados na serpentina e um termopar de 6,35 mm (1/4”) inserido até que ele estivesse na parte inferior. Esta construção resultava em uma limitada exatidão no monitoramento de temperatura e sem consistência nos 96 pontos de medição. Cansados de lidar com falhas frequentes e leituras de temperatura não confiáveis, a gerência da fábrica consultou a WIKA para melhorar a eficiência operacional.
O termopar de superfície de tubo, modelo WIKA V-PAD® foi selecionado com uma blindagem térmica personalizada para fornecer medições de temperatura altamente precisas nos tubos radiantes dentro do câmara do forno. Embora não seja especificamente feito para monitoramento do COT, este instrumento permite a repetibilidade em 96 “COTs” e melhora significativamente a exatidão devido à junção aterrada do bloco-V. Para melhorar a confiabilidade, a WIKA sugeriu um termopar tipo “N” (NiCrSi-NiSi) de com diâmetro de 9,5 mm (3/8”), eliminando o condutor (-) de “NiAl” de um termopar tipo “K”, que é suscetível a falhas pelo crescimento dos grãos na microestrutura em altas temperaturas.
Resultado: exatidão, confiabilidade e repetibilidade aprimoradas
Os gerentes da planta petroquímica ficaram extremamente satisfeitos quando viram que os novos conjuntos V-PAD® estavam lendo dentro de ± 15 graus em todas as 96 serpentinas. Esses dados consistentes e precisos significam que o forno de craqueamento pode operar continuamente dentro da faixa otimizada para maximizar a produção de etileno. A confiabilidade também melhorou, embora alguns sensores continuem a falhar devido a temperaturas elevadas que excederam o limite do termopar de 1250 °C (2.282 °F). Resolvendo a maioria dos fatores mais importantes – exatidão, repetibilidade e confiabilidade – os fornos de craqueamento a vapor de etileno da planta agora registraram taxas de conversão consideravelmente melhores.
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