W związku z wprowadzeniem przez Grupę Azoty ZAK S.A. na rynek nowego produktu powstała instalacja produkcyjna kwasu tereftalowego o wydajności 50 tys.ton/rok, gdzie firma Wakro Sp. z o.o. zaprojektowała i wykonała instalację rozładunku, magazynowania, transportu pneumatycznego oraz dozowania produktu.
Kwas tereftalowy (PTA) posiada szerokie zastosowanie w przemyśle i jest podstawowym surowcem wykorzystywanym między innymi do produkcji PET oraz nowoczesnego, nieftalanowego plastyfikatora oferowanego przez Grupę Azoty ZAK S.A.. W związku z wprowadzeniem tego nowego produktu na rynek, powstała nowoczesna instalacja produkcyjna o docelowej wydajności 50 tys. ton/rok. Firma Wakro Sp. z o.o. była odpowiedzialna za kompleksowe zaprojektowanie i wykonanie instalacji rozładunku, magazynowania, transportu pneumatycznego oraz dozowania kwasu tereftalowego.
Specyfika surowca i ekstremalne warunki procesowe
Zaprojektowanie odpowiedniego systemu wymagało uwzględnienia bardzo trudnych warunków fizykochemicznych:
- Kwas tereftalowy to materiał sypki w postaci białego proszku, który nie jest rozpuszczalny w wodzie.
- Pył PTA charakteryzuje się wysokim maksymalnym ciśnieniem i dużą dynamiką wybuchu.
- Ciągłe dozowanie do reaktora estryfikacji musiało odbywać się w warunkach wysokiej temperatury, w obecności oparów organicznych związków chemicznych oraz podciśnienia panującego wewnątrz reaktora.
- Opary organiczne wewnątrz reaktora mogły tworzyć z pyłem kwasu niebezpieczną mieszaninę hybrydową (połączenie pyłu wybuchowego i gazu palnego).
Rozwiązanie Wakro: Hermetyczna linia technologiczna i inertyzacja
Kładąc ogromny nacisk na bezpieczeństwo procesu, ludzi i środowiska, inżynierowie Wakro zaprojektowali w pełni hermetyczną instalację. Wybuch pyłu wymaga obecności utleniacza, dlatego postanowiono wyeliminować tlen z powietrza i zastąpić go gazem obojętnym w formie azotu. Instalację inertyzacji azotem wykonała w całości firma Wakro Sp. z o.o..
Proces technologiczny podzielono na kilka kluczowych etapów:
1. Bezpieczny rozładunek i magazynowanie
- Surowiec dostarczany jest w cysternach kolejowych Beut 82 Uacns.
- Rozładunek realizowany jest przez rurociąg nadciśnieniowego transportu pneumatycznego za pomocą przewodów elastycznych i sprężonego azotu.
- Proces napełniania silosów magazynowych jest ciągle monitorowany przez system kontrolno-pomiarowy, który przerywa załadunek w przypadku przekroczenia bezpiecznego ciśnienia.
- Dla dodatkowej ochrony przed wybuchem, na silosach zainstalowano system odciążenia w postaci paneli dekompresyjnych.
2. Transport pneumatyczny z użyciem podajnika komorowego
- Kwas PTA trafia z silosów do zbiornika buforowego wewnątrz hali produkcyjnej.
- Materiał podawany jest poprzez dozownik celkowy i przenośnik śrubowy do podajnika komorowego.
- Wysokociśnieniowy transport pneumatyczny realizowany jest z wykorzystaniem podajnika komorowego chronionego patentem PL219232.
- Jako ośrodek transportujący wykorzystywany jest azot, a czujniki tlenu nieustannie kontrolują atmosferę we wszystkich zbiornikach.
- Urządzenia i zbiorniki są odpylane do dedykowanych jednostek filtracyjnych.
3. Innowacyjny moduł ciągłego dozowania
Zapewnienie ciągłego i równomiernego dozowania PTA bezpośrednio do reaktora było największym wyzwaniem projektu.
- Kwas tereftalowy jest rozpuszczalny w związkach organicznych, których opary (wymieszane z wysoką temperaturą) powodują gromadzenie się i narastanie osadów na ściankach przewodów zasypowych.
- Nadmierny osad mógł doprowadzić do zablokowania przepływu i zaburzenia procesu produkcji.
- Co więcej, obniżone ciśnienie reaktora powodowało ryzyko niekontrolowanego zasysania surowca przez króciec wlotowy.
Aby zniwelować te problemy, firma Wakro zaprojektowała innowacyjny moduł dozujący. Składa się on ze zbiornika ważącego z dozownikiem ślimakowym i elektroniki kontrolno-pomiarowej. Zastosowano również zintegrowany zespół urządzeń, którego zadaniem jest udrażnianie przewodu zasypowego oraz niwelowanie wpływu obniżonego ciśnienia. Zbiornik buforowy modułu jest stale napełniany poprzez przenośnik śrubowy ze zmienną wydajnością, zapewniając zapas materiału dla bezpieczeństwa ciągłej produkcji.
Efekt wdrożenia
Zastosowanie hermetycznego transportu pneumatycznego zapobiegło pyleniu do otoczenia, co wyeliminowało powstawanie dodatkowych stref zagrożonych wybuchem w hali. Innowacyjne podejście firmy Wakro pozwoliło skutecznie połączyć układ ważenia, autorski podajnik komorowy oraz zaawansowane czujniki pomiarowe, zapewniając bezawaryjne, równomierne dozowanie kwasu tereftalowego w niezwykle wymagających warunkach chemicznych.
- dzięki temu powstała druga pod względem wydajności instalacja do produkcji kwasu tereftalowego w Polsce o wydajności około 50 000 ton rocznie,
- kwas tereftalowy stanowi niezwykle ważny półprodukt w produkcji tworzyw sztucznych PET, z którego wytwarza się między innymi butelki, włókna poliestrowe czy plastyfikatory. Krajowa produkcja jest szczególnie istotna z punktu widzenia potencjalnego zakłócenia łańcucha dostaw w wyniku działań wojennych czy sytuacji epidemiologicznej.
Zdjęcia realizacji
